论文部分内容阅读
本文利用中尺度数值模式WRFV3对2009年8月进行了约1个月的地表短波辐射(DOWNWARD SHORT WAVE FLUX AT GROUND SURFACE,SWDOWN)模拟。选用NCEP预报场GFS数据作为模式初始场和边界条件,模式从每日20时(北京时,下同)开始模拟,积分36小时,逐小时输出模拟结果,取积分时间段12-36h的模拟值,与武汉站(114°08′E,30°37′N)实际逐小时太阳辐射观测数据进行对比分析。分析结果表明:地表短波辐射模拟结果与观测有很好的对应关系,日变化一致,模拟与观测的相关系数为0.885,通过了置信度0.01的显著性检验,平均绝对百分比误差(MAPE)为38.4%,相对均方根误差为75.7%。在夜间,地表太阳短波辐射为0,模式很好的模拟出这一最基本的变化特征。为了利用太阳短波辐射,更关注的是日间(06点到19点)地表太阳短波辐射。日间模拟与观测的相关系数为0.812,通过了置信度0.01的显著性检验,平均绝对百分比误差(MAPE)为38.4%,相对均方根误差为57.2%。模式对10日以及16日到26日地表短波辐射的模拟在大小和变化趋势上都与实况较为接近,并且较为成功预报出了8月下旬末的一次降水过程,但也有一次降水过程和三天的预报偏差较大。因为早上和中午的自然特征不同,太阳能较丰富的时间为中午,所以取09点到16点的时段进行分析,这段时间太阳辐射变化波动较大,相关系数为0.546,同样通过了置信度0.01的显著性检验,平均绝对百分比误差(MAPE)为37.0%,相对均方根误差为48.2%。分别将日间各时刻模拟与实况结果对比,平均偏差总的趋势是从06点到12点是一个增加的阶段,12点到19点是一个减小的阶段,但在9点和15点出现了一个波谷。绝对误差从06点开始逐渐增加,到12点时最大,之后开始减小,从13点到15点缓慢减小,在15点的绝对误差大于前两个时刻,15点之后逐渐迅速减小。此外,分析日间各时刻的平均绝对百分比误差得出,06点和19点平均绝对百分比误差最大,接近100%,9点到18点变化幅度不大,大概在27%—43%,可信度要高于其他时刻。这些结果表明,中尺度数值模式WRFV3对地表短波辐射,包括晴、阴、雨、云等气象条件下有一定预报能力,尤其是晴天对辐射的预报能力最佳。但若直接使用模式输出的辐射值作为太阳能发电系统初值作电力预报还有一定的距离,可以尝试采用误差订正等方法进行修订,提高可用性。