摘要:
太陽輻射是影響農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳交換和能量收支等的關(guān)鍵因子.為了準(zhǔn)確估算不同日照情況下的太陽日輻射量,更好地開展農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)研究,本文以江蘇省為例,利用淮安、呂泗和南京3個(gè)輻射觀測站2005—2020年逐日氣象資料和輻射資料,以逐日日照時(shí)數(shù)是否為0,將研究樣本劃分為無日照和有日照兩類,梳理了可觀測得到的24個(gè)氣象因子、3個(gè)地理因子,通過相關(guān)分析確定了不同日照情況下太陽日輻射的高度相關(guān)因子;選取3個(gè)站2005—2016年奇數(shù)年份的逐日資料樣本作為建模集,采用基于最小二乘法的逐步回歸方式,分別以太陽日輻射(GR)和日大氣透明系數(shù)(太陽日輻射與天空輻射的比值,GR/SR)作為因變量建立了不同日照情況下的太陽日輻射估算模型;選取3個(gè)站2005—2016年偶數(shù)年份的逐日資料樣本為組間驗(yàn)證集、2017—2020年的逐日資料樣本為組外驗(yàn)證集.通過比較模型的擬合效果及其對建模集、組間驗(yàn)證集和組外驗(yàn)證集太陽日輻射的估算效果,最終確定太陽日輻射估算的最佳模型.結(jié)果表明:1)無論是在無日照情況還是有日照情況下,太陽日輻射都與各氣象因子普遍呈現(xiàn)極顯著相關(guān)(P<0.01).其中在有日照情況下,太陽日輻射與日照因子呈最強(qiáng)的相關(guān)性,而在無日照情況下,太陽日輻射與日最高地表溫度表現(xiàn)出最強(qiáng)的相關(guān)性,兩者之間的相關(guān)系數(shù)高于其他氣溫類因子.2)無日照情況下應(yīng)選擇以太陽日輻射為因變量、以日最高地表溫度和日露點(diǎn)溫度為自變量的估算模型,模型的決定系數(shù)R2為0.650,對太陽日輻射的估算準(zhǔn)確度接近75%;在有日照情況下選擇以日大氣透明系數(shù)為因變量、以日日照百分率和日日照時(shí)數(shù)為自變量集的估算模型,模型的決定系數(shù)R2可達(dá)0.769,對太陽日輻射的估算準(zhǔn)確度平均為87.60%.基于該分段估算模型,江蘇地區(qū)不同日照情況下的太陽日輻射估算準(zhǔn)確度平均可達(dá)84.71%,異常點(diǎn)占比為2.04%.引入準(zhǔn)確的太陽輻射量將利于更好地開展作物生長和產(chǎn)量模擬、土壤水分蒸散估算等研究,最終為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)研究提供基礎(chǔ).