中国紫外辐射气候学特征及其历史数据重构方法研究

The climate chracteristcs of Ultraviolet radaiton(UV) is primary paramater for the study on climate change and the Ecologic System Evolution. UV radiation plays an important role in climate change and photochemical reactions. Besides this, UV radiation plays an important role in Ecosystem Research. Study on UV climate characteristics and reconstruction method are leading issues of study on atmospheric radiation process. However, only a few studies have investigated long-term trends in UV radiation in China. The UV climate characteristics are indistinct. UV radiation and broadband solar radiation (Rs) that was measured from 2005 to 2015 by the Chinese Ecosystem Research Network (CERN), will be used to investigate and determine the spatio-temporal characteristics of the UV radiation and the UV fraction (the ratio of UV radiation to Rs), in China. Long-term measurements of UV radiation are rare and datasets are only available for some locations. Therefore, rich data of the UV radiation may be gathered for studying the UV climate characteristics. Knowledge of past UV radiation levels is of increasing interest in order to estimate long-term biological effects The spatial interpolation method and Reconstructions of history ultraviolet radiation base on atmospheric radiation transmission model are necessary for UV climate characteristics study. The method uses the modeled UV-dose under clear-sky conditions and broadband solar ration to estimate the look up table for cloud modification factors and a correction factor. The model input parameter such as total ozone content, AOD, history broadband solar radiation as put in atmospheric radiation transmission model, base on the look up table for cloud modification factors and a correction factor the UV radiation history are obtained. However, sometimes there are no Satellite data for reconstructions of history ultraviolet radiation, a parametric method base on measurement data is need to get UV radiation data. The long-term measurement UV radiation, reconstructions of history ultraviolet radiation base on atmospheric radiation transmission model and from parametric method is used to investigate s UV climate characteristics in China.

紫外辐射气候学特征是气候、陆地生态系统演替变化研究的关键因子之一。紫外辐射不仅对地球气候（变化）和大气（光）化学具有重要意义，而且对地球生态系统也具有重要意义。紫外辐射气候学及历史数据重构方法的研究是当前大气辐射学研究的前沿课题，但全国尺度的紫外辐射变化规律认知还较少，紫外辐射气候学特征仍不清楚。项目拟利用中国科学院陆地生态系统研究网络（CERN）地基辐射联网观测的长期数据进行紫外辐射气候学研究，通过分析数据揭示我国紫外辐射长期时空变化规律。由于地基观测数据的离散性和观测周期较短，因此需要建立基于辐射传输模式的紫外辐射空间插值与历史数据重构模式。在研究中拟建立紫外辐射重构修正因子查算表；进而利用查算表、总辐射、气溶胶光学厚度、臭氧等历史数据进行历史紫外辐射数据重构；进而将参数化重构方案与辐射传输重构模式耦合建立全天候紫外辐射重构方法；综合长期观测与历史重构数据获得我国紫外辐射气候学特征。

紫外辐射气候学特征是气候、陆地生态系统演替变化研究的关键因子之一。紫外辐射不仅对地球气候（变化）和大气（光）化学具有重要意义，而且对地球生态系统也具有重要意义。紫外辐射气候学及历史数据重构方法的研究是当前大气辐射学研究的前沿课题，但全国尺度的紫外辐射变化规律认知还较少，紫外辐射气候学特征仍不清楚。项目利用中国科学院陆地生态系统研究网络（CERN）地基辐射联网观测的长期数据进行紫外辐射气候学研究，通过分析数据揭示我国紫外辐射长期时空变化规律。由于地基观测数据的离散性和观测周期较短，因此需要建立基于辐射传输模式的紫外辐射空间插值与历史数据重构模式，并通过长期数据分析紫外辐射的长期变化特征。.利用CERN从2005到2014年近十年的紫外辐射观测数据揭示了我国紫外辐射的时空分布及长期变化规律，紫外辐射变化趋势为自东向西增加，以东经100o 为界，西半部自北向南增加，东半部空间变化较大，长江流域南部最小，向南向北均增加；紫外辐射最小值出现在1月，最大值出现在7月；紫外辐射与总辐射比值的空间分布呈现两高一低，黄河流域附近为低值，黄河流域以北和以南地区均为高值。.建立了基于云修正因子的紫外辐射重构模型，利用模式模拟晴天状况下的总辐射和紫外辐射，进而获取总辐射、紫外辐射的云修正因子，通过两者拟合得到紫外辐射云修正因子方程。利用模式计算的晴天紫外辐射结合云修正因子获得紫外辐射重构值。同时在不同的气候区域利用晴空指数建立紫外辐射参数化重构方法，将参数化重构方案与辐射传输重构模式耦合建立全天候紫外辐射重构方法；重构值与观测值的相对平均绝对偏差和相对均方根误差都在30%以内，这表明利用总辐射和紫外辐射云修正因子拟合建立了半经验的紫外辐射估算方法能够很好地进行紫外辐射的重构。通过耦合上述紫外辐射重构方法和辐射传输模式，结果中国气象局长期观测数据重构获得了我国紫外辐射长期数据集合，为我们认识紫外辐射长期变化规律，紫外辐射对生态系统变化及陆气相互作用提供科学数据支持。.通过CERN紫外辐射和总辐射的观测数据构建的紫外辐射的重构方程，耦合辐射传输模式分区重构中国气象局724个常规气象观测站的紫外辐射数据。我国紫外辐射长期变化为：除青藏区域外，紫外辐射从1961到1980年都呈现显著的下降趋势，在1981年后下降幅度减小，直到1990年开始出现缓慢上升的趋势。