貴陽市紫外線輻射強度變化特征分析

2011-11-07 07:14:59廖波,熊平

中低緯山地氣象 2011年1期

廖波,熊平

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

貴陽市紫外線輻射強度變化特征分析

廖波1,熊平2

(1.貴州省氣象科技服務中心,貴州貴陽 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月紫外線輻射強度監測資料,分析貴陽市紫外線輻射強度的日、月、季節變化特征及其與太陽總輻射強度的關系。結果表明:近 5 a紫外線輻射強度日變化曲線呈單峰型變化,兩側分布基本對稱,13時達到峰值;年平均紫外線輻射強度為 8.89 W/m2,一年中 7月紫外線輻射強度最大,12月最小,季節變化特征明顯;紫外線輻射強度與太陽總輻射強度呈線性正相關,相關系數為 0.9。

紫外線;輻射強度;太陽總輻射

1 引言

紫外線是波長為 100～400nm的電磁波,通常分為近紫外線 UV-A(320～400nm)、遠紫外線 UV-B(280～320nm)和超短紫外線 UV-C(100～280nm)三部分。自然界的主要紫外線光源是太陽,當紫外線通過大氣層到達地面時,UV-C基本完全被臭氧層吸收;UV-A相當一部分直接到達地面,它能曬黑皮膚,產生維生素 D,對植物光合作用也有影響;UV-B大部分被吸收,雖然到達地面的數量少,但對人體健康、大氣環境的影響較大。到達近地面的紫外線,可誘發污染物的二次或多次化學反應生成新的污染物;過量紫外輻射將導致人體免疫功能異常而引起曬斑、眼疾、皮膚癌等多種疾病。因此有必要對貴陽市紫外輻射變化特征進行深入分析,為業務預報和客觀預報方法提供基礎。

2 紫外線輻射強度觀測及資料處理

采用上海市氣象科學研究所開發研制的 SUR-1型太陽紫外線輻射監測儀,對 280～400nm波段的紫外光 (即 UV-A和 UV-B)進行觀測。觀測點設在貴州省氣象局大院內,可獲取每分鐘紫外線輻射強度最大、最小和平均值及每 10s的觀測值。觀測時間一般從 08:00—18:00時,每 10 s觀測一次。根據中國氣象局的相關規定,每日的日平均紫外線輻射強度取 10—14時平均值,并根據此時間段的平均輻射強度值分為 5級輻射強度等級 (表 1)。本文對貴陽市 2005年 1月—2009年 12月紫外線輻射強度資料進行整理,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 )以及不同季節分析紫外線輻射強度的變化特征,同時根據 2009年的每日 13h紫外線輻射強度觀測資料分析與對應時段太陽總輻射強度的關系。

表 1 紫外線輻射強度等級

3 紫外線輻射強度的變化特征

3.1 紫外線輻射強度的日變化

將 2005—2009年紫外線輻射強度觀測資料按照每小時平均,以及按晴天、多云、陰天每一類天氣狀況分別每小時平均 (取 08—18時)制作日變化曲線 (圖 1)。由圖 1可見,貴陽市每小時平均輻射強度呈單峰型變化,兩側分布基本對稱,最大平均輻射強度出現在 13時左右,為 9.83 W/m2;不同天空狀況的日變化曲線均呈單峰型變化 13時達到峰值,平均輻射強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),由此可見天空狀況是影響紫外線輻射強度的重要因素。

圖 1 貴陽市紫外線輻射強度的日變化曲線

3.2 紫外線輻射強度的月變化

按中國氣象局規定的日平均紫外線輻射強度計算方法分析紫外線輻射強度月變化特征 (圖 2)。由圖 2可知 7月紫外線輻射強度最大,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,一般情況下貴州 5—6月降水和陰天較多,從而影響了紫外線輻射強度,7—9月紫外線輻射強度達到一年中最高,10—12月紫外線輻射強度減弱比較明顯,至 12月降到全年最小值 3.97 W/m2,另外,近 5 a的多年平均紫外線輻射強度為8.89 W/m2。

圖 2 紫外線輻射強度的月變化曲線

3.3 紫外線輻射強度的季變化

由圖 3可知各季節平均輻射強度從大到小的順序為: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度僅為夏季的 38%。

4 紫外線輻射等級特征

圖 3 紫外線輻射強度的季變化曲線

表 2 不同紫外線輻射強度等級所占百分率

根據中國氣象局每日紫外線輻射等級規定,發現貴陽市日平均紫外線輻射等級沒有出現過五級(見表 2)。由表 2可知近 5 a紫外線輻射等級出現一級的概率為 12.4%,二級為 18.1%,三級為 16.7%,四級為 52.9%,因此紫外線輻射強度較強;出現一級最多的月份是 12月為 40.2%,7、8月出現四級的概率高達 88.8%、88.7%;由每個季節紫外線輻射等級的百分率可得,冬季出現一級、二級概率最高,分別為 32.5%和 34.4%,夏季出現一級的概率最低,為 0.2%;夏季出現四級的概率最高,為 83.1%,春季次之為 61.3%,冬季出現四級的概率最低,為0.8%。另外,從 5a的觀測資料中選取每日瞬時最大紫外線輻射強度進行分析,結果表明,貴陽地區瞬時紫外線輻射強度最大為 26.4 W/m2,出現在2006年 7月 18日 12時 29分。

5 紫外線輻射強度與太陽總輻射強度的關系

選取 2009年 1—12月貴陽市每日 13時紫外線輻射強度和太陽總輻射強度資料作曲線圖 (圖 4),由圖 4可見太陽總輻射強度增大,紫外線輻射強度隨之增大,反之減小。并對 13時紫外線輻射強度與13時太陽總輻射強度進行相關性分析得出:紫外線輻射強度與太陽總輻射強度呈線性正相關,相關系數為 0.9。