贵阳市紫外线辐射强度变化特征分析

廖 波,熊 平

(1.贵州省气象科技服务中心,贵州 贵阳 550002;2.贵州省黔南自治州气象局,贵州 都匀 558000)

贵阳市紫外线辐射强度变化特征分析

廖 波1,熊 平2

(1.贵州省气象科技服务中心,贵州 贵阳 550002;2.贵州省黔南自治州气象局,贵州 都匀 558000)

利用 2005年 1月—2009年 12月紫外线辐射强度监测资料,分析贵阳市紫外线辐射强度的日、月、季节变化特征及其与太阳总辐射强度的关系。结果表明:近 5 a紫外线辐射强度日变化曲线呈单峰型变化,两侧分布基本对称,13时达到峰值;年平均紫外线辐射强度为 8.89 W/m2,一年中 7月紫外线辐射强度最大,12月最小,季节变化特征明显;紫外线辐射强度与太阳总辐射强度呈线性正相关,相关系数为 0.9。

紫外线;辐射强度;太阳总辐射

1 引言

紫外线是波长为 100～400nm的电磁波,通常分为近紫外线 UV-A(320～400nm)、远紫外线 UV-B(280～320nm)和超短紫外线 UV-C(100～280nm)三部分。自然界的主要紫外线光源是太阳,当紫外线通过大气层到达地面时,UV-C基本完全被臭氧层吸收;UV-A相当一部分直接到达地面,它能晒黑皮肤,产生维生素 D,对植物光合作用也有影响;UV-B大部分被吸收,虽然到达地面的数量少,但对人体健康、大气环境的影响较大。到达近地面的紫外线,可诱发污染物的二次或多次化学反应生成新的污染物;过量紫外辐射将导致人体免疫功能异常而引起晒斑、眼疾、皮肤癌等多种疾病。因此有必要对贵阳市紫外辐射变化特征进行深入分析,为业务预报和客观预报方法提供基础。

2 紫外线辐射强度观测及资料处理

采用上海市气象科学研究所开发研制的 SUR-1型太阳紫外线辐射监测仪,对 280～400nm波段的紫外光 (即 UV-A和 UV-B)进行观测。观测点设在贵州省气象局大院内,可获取每分钟紫外线辐射强度最大、最小和平均值及每 10s的观测值。观测时间一般从 08:00—18:00时,每 10 s观测一次。根据中国气象局的相关规定,每日的日平均紫外线辐射强度取 10—14时平均值,并根据此时间段的平均辐射强度值分为 5级辐射强度等级 (表 1)。本文对贵阳市 2005年 1月—2009年 12月紫外线辐射强度资料进行整理,分别按照晴天 (总云量 <3成)、多云 (3成≤总云量 <8成)、阴天 (总云量 ≥8成 )以及不同季节分析紫外线辐射强度的变化特征,同时根据 2009年的每日 13h紫外线辐射强度观测资料分析与对应时段太阳总辐射强度的关系。

表 1 紫外线辐射强度等级

3 紫外线辐射强度的变化特征

3.1 紫外线辐射强度的日变化

将 2005—2009年紫外线辐射强度观测资料按照每小时平均,以及按晴天、多云、阴天每一类天气状况分别每小时平均 (取 08—18时)制作日变化曲线 (图 1)。由图 1可见,贵阳市每小时平均辐射强度呈单峰型变化,两侧分布基本对称,最大平均辐射强度出现在 13时左右,为 9.83 W/m2;不同天空状况的日变化曲线均呈单峰型变化 13时达到峰值,平均辐射强度由大到小的排列为晴天 (15.96 W/m2)、多云 (14.95 W/m2)、阴天 (6.97 W/m2),由此可见天空状况是影响紫外线辐射强度的重要因素。

图 1 贵阳市紫外线辐射强度的日变化曲线

3.2 紫外线辐射强度的月变化

按中国气象局规定的日平均紫外线辐射强度计算方法分析紫外线辐射强度月变化特征 (图 2)。由图 2可知 7月紫外线辐射强度最大,为 13.06 W/m2,8、9月份次之 ,分别为 12.85 W/m2、12.57 W/m2;1—5月逐渐增加,但 6月份略有下降,这与贵州的气候特征有关,一般情况下贵州 5—6月降水和阴天较多,从而影响了紫外线辐射强度,7—9月紫外线辐射强度达到一年中最高,10—12月紫外线辐射强度减弱比较明显,至 12月降到全年最小值 3.97 W/m2,另外,近 5 a的多年平均紫外线辐射强度为8.89 W/m2。

图 2 紫外线辐射强度的月变化曲线

3.3 紫外线辐射强度的季变化

由图 3可知各季节平均辐射强度从大到小的顺序为:夏、春、秋、冬季;夏季为 12.18 W/m2,春季次之,冬季最小,为 4.88 W/m2,冬季紫外平均辐射强度仅为夏季的 38%。

4 紫外线辐射等级特征

图 3 紫外线辐射强度的季变化曲线

表 2 不同紫外线辐射强度等级所占百分率

根据中国气象局每日紫外线辐射等级规定,发现贵阳市日平均紫外线辐射等级没有出现过五级(见表 2)。由表 2可知近 5 a紫外线辐射等级出现一级的概率为 12.4%,二级为 18.1%,三级为 16.7%,四级为 52.9%,因此紫外线辐射强度较强;出现一级最多的月份是 12月为 40.2%,7、8月出现四级的概率高达 88.8%、88.7%;由每个季节紫外线辐射等级的百分率可得,冬季出现一级、二级概率最高,分别为 32.5%和 34.4%,夏季出现一级的概率最低,为 0.2%;夏季出现四级的概率最高,为 83.1%,春季次之为 61.3%,冬季出现四级的概率最低,为0.8%。另外,从 5a的观测资料中选取每日瞬时最大紫外线辐射强度进行分析,结果表明,贵阳地区瞬时紫外线辐射强度最大为 26.4 W/m2,出现在2006年 7月 18日 12时 29分。

5 紫外线辐射强度与太阳总辐射强度的关系

选取 2009年 1—12月贵阳市每日 13时紫外线辐射强度和太阳总辐射强度资料作曲线图 (图 4),由图 4可见太阳总辐射强度增大,紫外线辐射强度随之增大,反之减小。并对 13时紫外线辐射强度与13时太阳总辐射强度进行相关性分析得出:紫外线辐射强度与太阳总辐射强度呈线性正相关,相关系数为 0.9。

图 4 贵阳市 2009年紫外线强度与太阳总辐射强度的关系曲线图

6 小结

①紫外线辐射强度平均日变化曲线呈单峰型,两侧分布基本对称,最大平均辐射强度出现在 13时左右,为 9.83W/m2;不同天空状况下日变化曲线均呈单峰型变化,平均辐射强度由大到小的排列为晴天 (15.96 W/m2)、多云 (14.95 W/m2)、阴天 (6.97 W/m2)。

②近 5 a多年平均紫外线辐射强度为 8.89 W/m2,一年中 7月紫外线辐射强度最大,12月最小,四季紫外线平均辐射强度从大到小的排列顺序为夏、春、秋、冬季。

③分析近 5 a紫外线辐射等级发现日平均辐射等级没有出现过五级,出现一级的概率为 12.4%,二级为 18.1%,三级为 16.7%,四级为 52.9%。

④紫外线强度与太阳总辐射强度呈线性正相关,相关系数为 0.9。

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P422.6

B

1003-6598(2011)01-0015-03

2010-11-21

廖波 (1982-),男,助工,主要从事中短期天气预报服务工作。