貴陽(yáng)市紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度變化特征分析

廖 波,熊 平

(1.貴州省氣象科技服務(wù)中心,貴州 貴陽(yáng) 550002;2.貴州省黔南自治州氣象局,貴州 都勻 558000)

貴陽(yáng)市紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度變化特征分析

廖 波1,熊 平2

(1.貴州省氣象科技服務(wù)中心,貴州 貴陽(yáng) 550002;2.貴州省黔南自治州氣象局,貴州 都勻 558000)

利用 2005年 1月—2009年 12月紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度監(jiān)測(cè)資料,分析貴陽(yáng)市紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度的日、月、季節(jié)變化特征及其與太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度的關(guān)系。結(jié)果表明:近 5 a紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度日變化曲線(xiàn)呈單峰型變化,兩側(cè)分布基本對(duì)稱(chēng),13時(shí)達(dá)到峰值;年平均紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度為 8.89 W/m2,一年中 7月紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度最大,12月最小,季節(jié)變化特征明顯;紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度與太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度呈線(xiàn)性正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為 0.9。

紫外線(xiàn);輻射強(qiáng)度;太陽(yáng)總輻射

1 引言

紫外線(xiàn)是波長(zhǎng)為 100～400nm的電磁波,通常分為近紫外線(xiàn) UV-A(320～400nm)、遠(yuǎn)紫外線(xiàn) UV-B(280～320nm)和超短紫外線(xiàn) UV-C(100～280nm)三部分。自然界的主要紫外線(xiàn)光源是太陽(yáng),當(dāng)紫外線(xiàn)通過(guò)大氣層到達(dá)地面時(shí),UV-C基本完全被臭氧層吸收;UV-A相當(dāng)一部分直接到達(dá)地面,它能曬黑皮膚,產(chǎn)生維生素 D,對(duì)植物光合作用也有影響;UV-B大部分被吸收,雖然到達(dá)地面的數(shù)量少,但對(duì)人體健康、大氣環(huán)境的影響較大。到達(dá)近地面的紫外線(xiàn),可誘發(fā)污染物的二次或多次化學(xué)反應(yīng)生成新的污染物;過(guò)量紫外輻射將導(dǎo)致人體免疫功能異常而引起曬斑、眼疾、皮膚癌等多種疾病。因此有必要對(duì)貴陽(yáng)市紫外輻射變化特征進(jìn)行深入分析,為業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)和客觀預(yù)報(bào)方法提供基礎(chǔ)。

2 紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度觀測(cè)及資料處理

采用上海市氣象科學(xué)研究所開(kāi)發(fā)研制的 SUR-1型太陽(yáng)紫外線(xiàn)輻射監(jiān)測(cè)儀,對(duì) 280～400nm波段的紫外光 (即 UV-A和 UV-B)進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)點(diǎn)設(shè)在貴州省氣象局大院內(nèi),可獲取每分鐘紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度最大、最小和平均值及每 10s的觀測(cè)值。觀測(cè)時(shí)間一般從 08:00—18:00時(shí),每 10 s觀測(cè)一次。根據(jù)中國(guó)氣象局的相關(guān)規(guī)定,每日的日平均紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度取 10—14時(shí)平均值,并根據(jù)此時(shí)間段的平均輻射強(qiáng)度值分為 5級(jí)輻射強(qiáng)度等級(jí) (表 1)。本文對(duì)貴陽(yáng)市 2005年 1月—2009年 12月紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度資料進(jìn)行整理,分別按照晴天 (總云量 <3成)、多云 (3成≤總云量 <8成)、陰天 (總云量 ≥8成 )以及不同季節(jié)分析紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度的變化特征,同時(shí)根據(jù) 2009年的每日 13h紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度觀測(cè)資料分析與對(duì)應(yīng)時(shí)段太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度的關(guān)系。

表 1 紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度等級(jí)

3 紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度的變化特征

3.1 紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度的日變化

將 2005—2009年紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度觀測(cè)資料按照每小時(shí)平均,以及按晴天、多云、陰天每一類(lèi)天氣狀況分別每小時(shí)平均 (取 08—18時(shí))制作日變化曲線(xiàn) (圖 1)。由圖 1可見(jiàn),貴陽(yáng)市每小時(shí)平均輻射強(qiáng)度呈單峰型變化,兩側(cè)分布基本對(duì)稱(chēng),最大平均輻射強(qiáng)度出現(xiàn)在 13時(shí)左右,為 9.83 W/m2;不同天空狀況的日變化曲線(xiàn)均呈單峰型變化 13時(shí)達(dá)到峰值,平均輻射強(qiáng)度由大到小的排列為晴天 (15.96 W/m2)、多云 (14.95 W/m2)、陰天 (6.97 W/m2),由此可見(jiàn)天空狀況是影響紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度的重要因素。

圖 1 貴陽(yáng)市紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度的日變化曲線(xiàn)

3.2 紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度的月變化

按中國(guó)氣象局規(guī)定的日平均紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度計(jì)算方法分析紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度月變化特征 (圖 2)。由圖 2可知 7月紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度最大,為 13.06 W/m2,8、9月份次之 ,分別為 12.85 W/m2、12.57 W/m2;1—5月逐漸增加,但 6月份略有下降,這與貴州的氣候特征有關(guān),一般情況下貴州 5—6月降水和陰天較多,從而影響了紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度,7—9月紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度達(dá)到一年中最高,10—12月紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度減弱比較明顯,至 12月降到全年最小值 3.97 W/m2,另外,近 5 a的多年平均紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度為8.89 W/m2。

圖 2 紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度的月變化曲線(xiàn)

3.3 紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度的季變化

由圖 3可知各季節(jié)平均輻射強(qiáng)度從大到小的順序?yàn)?夏、春、秋、冬季;夏季為 12.18 W/m2,春季次之,冬季最小,為 4.88 W/m2,冬季紫外平均輻射強(qiáng)度僅為夏季的 38%。

4 紫外線(xiàn)輻射等級(jí)特征

圖 3 紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度的季變化曲線(xiàn)

表 2 不同紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度等級(jí)所占百分率

根據(jù)中國(guó)氣象局每日紫外線(xiàn)輻射等級(jí)規(guī)定,發(fā)現(xiàn)貴陽(yáng)市日平均紫外線(xiàn)輻射等級(jí)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)五級(jí)(見(jiàn)表 2)。由表 2可知近 5 a紫外線(xiàn)輻射等級(jí)出現(xiàn)一級(jí)的概率為 12.4%,二級(jí)為 18.1%,三級(jí)為 16.7%,四級(jí)為 52.9%,因此紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度較強(qiáng);出現(xiàn)一級(jí)最多的月份是 12月為 40.2%,7、8月出現(xiàn)四級(jí)的概率高達(dá) 88.8%、88.7%;由每個(gè)季節(jié)紫外線(xiàn)輻射等級(jí)的百分率可得,冬季出現(xiàn)一級(jí)、二級(jí)概率最高,分別為 32.5%和 34.4%,夏季出現(xiàn)一級(jí)的概率最低,為 0.2%;夏季出現(xiàn)四級(jí)的概率最高,為 83.1%,春季次之為 61.3%,冬季出現(xiàn)四級(jí)的概率最低,為0.8%。另外,從 5a的觀測(cè)資料中選取每日瞬時(shí)最大紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度進(jìn)行分析,結(jié)果表明,貴陽(yáng)地區(qū)瞬時(shí)紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度最大為 26.4 W/m2,出現(xiàn)在2006年 7月 18日 12時(shí) 29分。

5 紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度與太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度的關(guān)系

選取 2009年 1—12月貴陽(yáng)市每日 13時(shí)紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度和太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度資料作曲線(xiàn)圖 (圖 4),由圖 4可見(jiàn)太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度增大,紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度隨之增大,反之減小。并對(duì) 13時(shí)紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度與13時(shí)太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度進(jìn)行相關(guān)性分析得出:紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度與太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度呈線(xiàn)性正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為 0.9。

圖 4 貴陽(yáng)市 2009年紫外線(xiàn)強(qiáng)度與太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度的關(guān)系曲線(xiàn)圖

6 小結(jié)

①紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度平均日變化曲線(xiàn)呈單峰型,兩側(cè)分布基本對(duì)稱(chēng),最大平均輻射強(qiáng)度出現(xiàn)在 13時(shí)左右,為 9.83W/m2;不同天空狀況下日變化曲線(xiàn)均呈單峰型變化,平均輻射強(qiáng)度由大到小的排列為晴天 (15.96 W/m2)、多云 (14.95 W/m2)、陰天 (6.97 W/m2)。

②近 5 a多年平均紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度為 8.89 W/m2,一年中 7月紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)度最大,12月最小,四季紫外線(xiàn)平均輻射強(qiáng)度從大到小的排列順序?yàn)橄摹⒋?、秋、冬季?/p>

③分析近 5 a紫外線(xiàn)輻射等級(jí)發(fā)現(xiàn)日平均輻射等級(jí)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)五級(jí),出現(xiàn)一級(jí)的概率為 12.4%,二級(jí)為 18.1%,三級(jí)為 16.7%,四級(jí)為 52.9%。

④紫外線(xiàn)強(qiáng)度與太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度呈線(xiàn)性正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為 0.9。

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1003-6598(2011)01-0015-03

2010-11-21

廖波 (1982-),男,助工,主要從事中短期天氣預(yù)報(bào)服務(wù)工作。