已有 8224 次阅读 2019-12-29 16:31 |个人分类:新疆气象手册|系统分类:科研笔记

新疆的日光--新疆气象手册（15）第2篇第2章光

 20191229

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第2章 气候—光、热、风

1 光能

太阳时刻都以电磁波的方式向宇宙空间放射能量，这种放射和传递能量的形式称为“太阳辐射”。太阳辐射的能量集中在可见光的波段范围附近，它是植物进行光合作用的主要能源，也称为“光能”。太阳辐射中直接到达地面的部分，称“直接辐射”，一般用S表示；部分日光由大气中分子、尘粒、云滴等质点的散射，从天空的各个方向到达地面，称“散射辐射”，用D表示。它们的和（S+D）称为“太阳总辐射”，用Q表示。光能是新疆丰富的自然资源。

1．1 太阳总辐射

1．1．1 太阳总辐射的年分布

新疆空气干燥，云量少，晴天多，每年太阳总辐射量达5000～6400MJ/m2（多年平均的每年值，下同），仅次于青藏高原。分布特点是东南部多，西北部少，前者多在6000MJ/m2以上，后者多在5800MJ/m2以下。形成这种差别的原因是西北部的云和降水比较多。哈密地区是全疆总辐射量最大，达6400MJ/m2。塔里木盆地西南部浮尘、风沙日数多，辐射量减小，仅有5800MJ/m2。北疆地区云量比较多，总辐射为5200～5600MJ/m2，其中伊犁谷地、博尔塔拉谷地、塔城盆地和额尔齐斯河谷的辐射量约5400MJ/m2左右；准噶尔盆地腹部云量和风沙较多，辐射量减少到5200MJ/m2以下，是全疆平原辐射量最小的地区。北疆山区云量多，太阳辐射随之减弱，如天山、阿尔泰山以及准噶尔西部山地的巴尔鲁克山和塔尔巴哈台山辐射量均小于5200MJ/m2；昆仑山和阿尔金山北坡是青藏高原太阳辐射高值区的边缘，总辐射量为6200MJ/m2。

1．1．2 冬季太阳总辐射的分布

冬季（12～2月），太阳高度角低，白天短，辐射量最少，仅占全年的13%左右。冬季新疆处在强大的蒙古高压控制下，天气稳定，风沙、浮尘天气很少，总辐射的地区分布受纬度支配，由南向北递减，变化比较均匀。塔里木盆地南缘为900MJ/m2左右，至北疆北部仅为600MJ/m2左右，南北相差300MJ/m2。准噶尔盆地冬季多阴雾天气，太阳总辐射量不到550MJ/m2，是新疆的低值区。

1．1．3 春季太阳总辐射的分布

春季（3～5月），太阳高度角高了，白天也长，新疆春季太阳总辐射量由南向北增多，数量变化在1490～1930MJ/m2之间，占全年的30%左右。东部的哈密地区多达1800～1900MJ/m2，是新疆的高值区；天山山区、塔里木盆地西南部由于风沙和云的影响，为1500～1600MJ/m2，是低值区。其他地区为1600～1800MJ/m2。

1．1．4 夏季太阳总辐射的分布

夏季（6～8月）是新疆总辐射量最多的季节，为1800～2200MJ/m2，占全年的35%左右。南疆东部和吐鲁番、哈密盆地云量少，大气透明度好，总辐射量可达2300MJ/m2左右；塔里木盆地西南缘皮山至于田一线是东、西风辐合区，风沙和浮尘天气多，是总辐射量最少的地区，不足2000MJ/m2；天山山区云量多，太阳总辐射量在乌鲁木齐天山大西沟仅1830MJ/m2。除上述地区外，太阳辐射量在新疆南北差异不明显。反映在温度场上，则是南北疆气温差异不显著。7月平均气温，塔里木盆地仅比准噶尔盆地高出1℃左右。

1．1．5 秋季太阳总辐射的分布

秋季（9～11月）浮尘和云对新疆太阳总辐射的影响，它呈纬向分布，由南向北较均匀减少，数值在1450～900MJ/m2之间，占全年总辐射量的20%左右。最大值在南疆南部。如民丰、安得河一带为1400～1500MJ/m2，最小值出现在北疆北部，如阿勒泰为990MJ/m2。

1．2 太阳直接辐射的分布

南疆的年平均太阳直接辐射一般为2800～3000MJ/m2，北疆一般为3500～3600MJ/m2。南北相差近600～700MJ/m2。东西方向上，直接辐射东部因干旱明显多于西部，其数值为3700～4000MJ/m2；西部伊犁谷地较为湿润，为3400～3700MJ/m2。准噶尔盆地和塔里木盆地气候极干燥，风沙、浮尘多，直接辐射减少，形成两个闭合的低中心，前者低于3600MJ/m2，后者低于3000MJ/m2。

新疆直接辐射量冬季最小，1月份，北疆一般为每月100～400MJ/m2，南疆一般在140～160MJ/m2，哈密地区可达150～160MJ/m2。夏季最大，7月份，北疆多在480～530MJ/m2，南疆多在370～450MJ/m2，和田最少为279MJ/m2，哈密地区为480～510MJ/m2。4月份，北疆多在300～360MJ/m2，南疆在200MJ/m2左右，10月份，全疆均在200～250MJ/m2之间，哈密地区较多，达312MJ/m2。

1．3 太阳散射辐射的分布

新疆年太阳散射辐射量的特点是南疆大，北疆小，东部大，西部小。最大值出现在塔里木盆地，可达2800～3200MJ/m2，其南缘因风沙、浮尘天气多竟然达3000～3200MJ/m2，这是中国年散射辐射量的最大值。北疆为1800～2000MJ/m2，吐鲁番盆地和东部哈密地区一般为2300～2500MJ/m2。时间分布是春夏最大，秋季其次，冬季最小，这和风沙出现季节一致。12月散射辐射最小，北疆月平均多为70～80MJ/m2，南疆为110～130MJ/m2，哈密地区在100MJ/m2左右。5月散射辐射最大，北疆多在240～270MJ/m2上下，南疆在350～420MJ/m2左右，吐鲁番盆地和哈密地区为300～340MJ/m2。5月以后，散射辐射逐渐减少，6～8月下降较缓，8月后迅速下降。10月份，北疆为110～120MJ/m2，南疆在180～200MJ/m2左右，吐鲁番盆地和哈密地区135～160MJ/m2上下。

1．4 光合有效辐射

太阳光由红外光、可见光和紫外光三部分组成。波长为0.4～0.76μm的可见光，在植物进行光合作用时能被叶绿素吸收并参与光化学反应。因而把这个光谱区的能量称光合有效辐射（Qp）。

1．4．1 年光合有效辐射的分布

目前，气象台站没有光合有效辐射的实测资料，只能间接计算。先计算Qp在S和D中的比值，再计算Qp占Q比值系数。得出南疆和吐鲁番盆地的Qp=0.50Q，北疆和哈密盆地Qp=0.48Q 。

新疆年光合有效辐射从南到北大致变化在3000～2400MJ/m2之间。南疆和东疆为2800～3100MJ/m2，其中哈密戈壁、库鲁克塔格和昆仑山北麓、帕米尔高原西部可超过3000MJ/m2。北疆为2600～2400MJ/m2（见图）。中国华东、华南、黄河中下游地区在2300MJ/m2左右，东北可达2500MJ/m2。就中国主要农业区来说，新疆的光合有效辐射资源是相当丰富的。新疆年光合有效辐射季节变化简单，全年6，7月最多，12月最少。

新疆年光合有效辐射分布图（MJ/m2）（图见另处）

1．4．2 日平均气温≥0℃期间的光合有效辐射

≥0℃期间的光合有效辐射，是牧草和冬小麦除积雪覆盖与越冬期间外可利用的光能。北疆北部为（每年）1880～2090MJ/m2，准噶尔盆地、塔城盆地和伊犁谷地为2090～2300MJ/m2；东疆和南疆在2300～2510MJ/m2以上，库尔勒地区可达2720MJ/m2。

1．4．3 日平均气温≥10℃期间的光合有效辐射

各种喜温作物，如棉花、玉米、水稻、高粱以及瓜果、葡萄等，其生长发育要求温度条件比较高，一般都在日平均气温10℃以上的条件下完成生育期，因此，≥10℃期间的光合有效辐射是喜温作物可利用的光能。

≥10℃期间的光合有效辐射量无论南疆，还是北疆都是由盆地向山区递减。塔里木盆地和吐鲁番–哈密盆地在（每年，下同）2090MJ/m2以上，其中，吐鲁番盆地达2300MJ/m2，为全疆之冠。北疆除山区外，多为1460～1670MJ/m2，其中伊犁谷地北部和准噶尔盆地南缘，可超过1670MJ/m2。

1．4．4 日平均气温≥5℃至日最低气温≤0℃的期间的光合有效辐射

日平均气温≥5℃至日最低气温≤0℃天数能够反映多种作物和一年两熟作物的生长期。这个期间的光合有效辐射量，东疆和南疆广大地区均多于（每年，下同）2090MJ/m2，其中吐鲁番盆地和塔里木盆地可达2300MJ/m2；北疆伊犁谷地西北部，博尔塔拉谷地以及准噶尔盆地在1880MJ/m2以上，其他地区均小于此数。

1．5 新疆的昼长

白昼光照的持续时间，又称日长、昼长。包括当地有阳光的时段（不考虑云）和太阳在地平线以下的曙暮光时段。日长是根据当地的纬度、天文数据用公式计算出来的。它只表示当地天文（理论）白昼长度，不能作为日照时间的依据。

从春分（约为3月21日）到秋分（约为9月23日）的暖季，北疆的白昼比南疆要长，在夏至时节北部白昼比南部长1.5h。从秋分到春分的寒季，新疆北部的白昼比新疆南部的白昼短。在冬至时南北可以差1h。阿勒泰夏季白天可以长到近18h，而隆冬时白天只有10h。新疆部分城镇的昼长表。

新疆各地白昼长度（每月16日，数字含义：小时.分钟，即h.min）

     月份

地点

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

纬度N

阿勒泰

10.12

11.31

13.05

14.56

16.39

17.39

17.12

15.39

13.48

12.06

10.35

9.51

47°44′

塔城

10.18

11.33

13.04

14.51

16.29

17.27

17.00

15.32

13.45

12.07

10.39

9.57

46°44′

乌鲁木齐

10.32

11.40

13.01

14.39

16.05

16.53

16.32

15.14

13.39

12.09

10.50

10.12

43°47′

吐鲁番

10.35

11.43

13.00

14.34

15.57

16.43

16.23

15.08

13.37

12.10

10.54

10.18

42°56′

库尔勒

10.41

11.45

12.49

14.30

15.49

16.34

16.15

15.02

13.35

12.11

10.58

10.22

41°45′

喀什

10.54

11.51

12.57

14.18

15.29

16.08

15.51

14.47

13.29

12.14

11.10

10.34

39°28′

和田

11.02

11.55

12.57

14.11

15.17

15.52

15.38

14.39

13.26

12.17

11.16

10.48

37°08′

1．6 日照

日照时间是太阳辐射达到一定强度而能投射明显阴影的时段，分实照时数和可照时数两种，以小时（h）为单位。可照时数是当地在不受云量和山体等影响下的日出到日落之间的时间，它决定于纬度和季节，可根据公式计算出来。实照时数受云量、地形等影响后用仪器实际观测到的日照时数。实照时数表示有日射的时间长短，反映了一个地区光量的多少和强弱。气象服务和农业生产上主要用日照的实照时数。

1．6．1日照时数

新疆是中国实日照时数最多的地区之一。全年日照时数达2500～3360h，地区分布特点是：① 东部多，西部少。东部地区晴天多，年日照时数3100h以上，星星峡达3550h，是新疆日照时数的高值区，海拔较高的巴里坤和伊吾盆地日照时数也大于3200h。西部地区多云雾，所以日照时数少，全年为2500～2900h。② 在天山、阿勒泰山和准噶尔西部山地云多，日照时数比盆地少。塔里木盆地西南部浮尘、沙尘多，那里的日照时数比四周小。

1．6．2 新疆作物生长季日照时数

新疆的作物生长季节（4～9月），日照时数为1400～1940h，北疆和东疆平原绿洲多在1700h以上，南疆多在1700h以下（下表）。1年中多数地区以7月日照时数最多，300h以上，且北疆稍多于南疆，其次是8月或6月。作物生长季节每天平均日照时数为10h左右，北疆和东疆多于南疆。

新疆主要地区不同时段日照时数（h）

地点

全年

1月

7月

4–9月

≥0℃期间

≥10℃期间

≥15℃期间

总量

日平均值

总量

日平均值

总量

日平均值

总量

日平均值

总量

日平均值

阿勒泰

2963.4

8.1

167.4

336.2

1859.8

10.1

2055

9.9

1529

10.6

1093

10.6

塔城

2947.3

8.0

165.5

340.3

1851.9

10.1

2131

9.7

1563

10.6

1153

10.8

伊宁

2802.4

7.7

156.6

322.3

1740.2

9.5

2180

8.7

1660

9.5

1224

9.8

温泉

2869.2

7.9

190.6

321.2

1751.3

9.6

1942

9.2

1393

10.1

882

103

乌鲁木齐

2773.6

7.5

153.3

311.5

1724.0

9.4

2065

9.0

1540

9.6

1258

9.1

奇台

3075.7

8.4

192.3

322.9

1823.8

10.0

2095

9.7

1575

10.1

1109

10.2

吐鲁番

3049.5

8.4

180.5

318.1

1789.5

9.8

2473

9.2

2026

9.6

1720

9.8

哈密

3360.3

9.2

212.5

335.9

1940.6

10.6

2548

10.2

1953

10.8

1631

10.9

库尔勒

2990.0

8.2

186.5

300.4

1716.4

9.4

2373

8.9

1834

9.4

1469

9.2

库车

2912.4

8.0

197.1

279.3

1639.2

9.0

2297

8.5

1789

8.9

1450

9.2

阿克苏

2873.3

7.9

188.9

303.9

1625.8

8.9

2265

8.5

1746

9.0

1377

9.3

喀什

2784.0

7.6

181.2

308.5

1654.7

9.0

2363

8.4

1852

9.0

1489

8.0

和田

2610.6

7.2

174.3

248.7

1405.7

7.7

2146

7.6

1651

7.9

1322

7.9

且末

2907.3

8.0

190.2

281.5

1602.3

8.8

2249

8.5

1708

8.8

1379

8.9

1．6．3 日平均气温≥0℃、≥10℃和≥15℃期间的日照时数

南疆，热量丰富且比较稳定，各界限温度（≥0℃、≥10℃和≥15℃）期间的日照时数变化较小；北疆地区，热量变化幅度大，各界限温度期间日照时数相差很大。由于南疆比北疆温度高，持续日数长，所以各界限温度期间日照总时数南疆比北疆多，东疆又比南疆多（上表）。

1．6．4 +日照百分率

日照百分率是指某一日（或一年）内实际的日照时数与可照时数之比，用日照百分率表示。

新疆月平均日照百分率变化于59%～75%之间（下表），最高值多出现在秋高气爽的8～10月，北疆少数地区出现在8月，为70%～80%；最低值北疆出现在阴雾天气比较多的冬季，约为40～60%，南疆出现在浮尘沙尘多的春季。东疆四季变化比较小。

 新疆各地年、月日照百分率表（%）

地点 月份

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

全年

阿勒泰

61

65

65

67

69

69

70

73

74

66

55

51

67

塔城

59

63

62

63

67

69

72

77

76

65

57

52

66

伊犁

55

56

56

60

64

65

69

73

73

67

58

50

63

博乐

58

60

55

63

67

66

69

73

75

65

48

45

63

石河子

56

56

57

63

66

66

68

71

73

70

54

41

63

乌鲁木齐

53

53

52

60

64

64

67

71

75

72

51

43

61

吐鲁番

62

68

67

65

67

67

69

73

77

77

70

58

68

哈密

73

76

74

72

75

74

73

77

83

83

77

72

76

库尔勒

63

65

62

61

65

66

66

71

76

76

73

66

67

且末

63

63

60

57

60

60

63

69

75

80

76

67

66

库车

67

67

59

57

62

63

65

67

72

75

72

67

66

阿克苏

64

63

56

56

60

65

67

67

69

74

73

68

65

阿图什

55

52

53

51

58

69

68

67

70

72

60

60

62

喀什

54

64

53

53

59

71

70

69

70

72

67

56

63

和田

57

51

52

50

53

59

56

56

68

77

74

64

59

1．7 反射率

不同的下垫面对日光有不同的反射百分比，这个比值称为反射率。新疆的下垫面类型繁多，其反射率自然也十分复杂。下表是不同性质的下垫面的反射率的一般数值范围。（李江风）

自然表面反射率

类型

下垫面性质

反射率%

裸露土壤

黑土

0.05~0.15

干黏土或干灰土

0.20~0.35

白沙土

0.30~0.40

灰沙土

0.18~0.23

树木植物

针叶林

0.10~0.15

阔叶林

0.15~0.20

灌木林

0.15~0.20

草被水面

苔原

0.15~0.20

草地

0.15~0.25

自然水面

0.06~0.10

水面

0.15~0.35

雪面

隆冬（12、1月）最大值

0.90~0.97

冬季旧雪（一般平均和最大值）

0.40~0.85

融雪期

新雪稳定雪被

0.50~0.60

隆冬期间稳定雪被

0.40~0.50

春季稳定雪被始融

0.40~0.50

春季不稳定融雪、不稳定雪被

0.20~0.30

雪水相混融雪期

0.18~0.25

冬季干硬雪

0.40~0.85

冬季积雪

冬季干脆雪

0.40~0.50

冬季湿雪

0.20~0.50

残雪和湿土

0.15~0.20

残雪和草原

0.14~0.20

残雪和针叶林

0.45~0.70

雪崩后的雪面

0.45~0.70

沙漠

塔里木盆地暖季上午

0.32

塔里木盆地冷季上午

0.32~0.35