solar_radiation文档

的solar_radiation函数计算现代每天从地球大气层顶部接收到的地外太阳辐射总量。

这个函数非常类似于daily_insolation功能，其中一种可能比另一种更适合您的需要。的daily_insolation函数最适合于研究数千年到数百万年的轨道变化，然而solar_radiation可能更容易用于目前的降水/干旱研究等应用。

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Ra = solar_radiation (t, lat)

描述

Ra = solar_radiation (t, lat)根据日期计算地外辐射(MJ m^(-2) day^(-1))t和纬度纬度．日期t可以是datetime、datenum或datestr格式，但必须是1D数组或标量。Lat可以是标量、矢量或网格。如果纬度是一个大小为nrows和ncols的vector或数组吗类风湿性关节炎有大小(nrows, ncols、长度(t))．

例1:柏林的太阳能电池板

让我们假设你在德国柏林(52.5N,13.4E)有一个1平方米的太阳能电池板。如果没有大气，从2017年3月1日到2019年3月1日，它每天能接收多少焦耳的能量?

定义一个日期数组:t = datetime (2017年3月1日的): datetime (2019年3月1日的）;定义柏林的纬度:lat = 52.5;计算每日总辐射:Ra = solar_radiation (t, lat);%绘制时间序列:图绘制(t, Ra)轴紧盒子从%去除帧ylabel'日辐射MJ m^{-2}'

例2:世界海洋中的太阳能

在开始本例之前，需要注意的是solar_radiation函数估计大气顶部辐射，因此下面的讨论忽略了所有大气影响。记住这个警告，让我们考虑一下在给定的一天有多少太阳能撞击地球的海洋。

首先，选择一天。3月17日的圣帕特里克节怎么样?要估计在圣帕特里克节那天有多少能量袭击了地球上的海洋，就意味着我们必须建立一个全球网格，并计算网格中每个点的太阳辐射。一个非常密集的网格会更精确，但是一个非常粗糙的网格会需要更少的内存。让我们使用cdtgrid要创建一个半度的全球网格，并计算网格上每个点的辐射:

%制作半度网格:(纬度、经度)= cdtgrid (1/2);在圣帕特里克节计算太阳神:Ra = solar_radiation (3月17日的Lat);%的阴谋图imagescn(经度、纬度、Ra)在earthimage (“水彩”，“没有”) cmocean太阳能cb = colorbar;ylabel (cb、'太阳辐射MJ m^{-2}')标题“圣帕特里克节,”

在上面，陆地表面被标绘earthimage颜色图是用cmocean．

现在你可能想知道，与陆地相比，海洋能接收多少能量?要回答这个问题，我们需要知道每个网格单元的面积，以计算每个网格单元接收的总能量。使用cdtarea获取每个网格单元格的面积，并相乘类风湿性关节炎以获得在圣帕特里克节每个网格单元所接收的总能量:

%获取每个网格单元的面积:一个= cdtarea(纬度、经度);% (m ^ 2)计算每个网格单元接收的总能量:E = Ra。*;

那么，陆地和海洋哪个吸收的太阳能更多呢?使用岛为了确定哪些网格单元对应，然后将撞击陆地和海洋的太阳能相加:

获得一个陆地网格的蒙版:土地=岛(纬度、经度);在圣帕特里克节到达陆地的太阳能总能量:总和(E(土地))%乔丹

ans = 4.0392 e + 15

这相当于4*10^ 15mj的太阳能在圣帕特里克节击中了地面。与海洋:

总和(E(土地~))%乔丹

ans = 1.1155 e + 16

那就是1*10^ 16mj打到海里了。不足为奇的是，海洋的表面积比陆地大，因此它能吸收更多的太阳能。

我们可以通过进入来扩展这个分析到时间的变化t作为一组时间，像这样，我们计算2019年每一天的日太阳辐射:

t = datetime (2019年1月1日的): datetime (2019年12月31日的）;Ra = solar_radiation (t, Lat);

在上面，我们输入了1x365日期时间数组t以及一个360x720的纬度网格纬度．由此产生的类风湿性关节炎然后是360x720x365，对应于一年中的每一天的网格解决方案。

乘类风湿性关节炎根据网格单元面积一个得到每个网格单元所接收能量的网格时间序列，并使用当地的函数得到陆地与海洋能量事件的时间序列:

%日能量为Ra乘以网格细胞面积:E = Ra。*;陆地和海洋能量之和:E_land =当地(E、土地、@sum);E_ocean =当地(E, ~土地,@sum);图绘制(t, E_land)在情节(t, E_ocean)情节(t, E_land + E_ocean,“k”，“线宽”2)轴紧盒子从传奇(“土地”，“海洋”，“总”) ylabel“地球每日接收的能量(MJ)”

上图显示，在一年中的任何时候，海洋接收到的太阳能都比陆地表面多。这并不奇怪，因为海洋表面比地球表面大。但这里也发生了一些其他有趣的事情。

对于地球上大多数居住在赤道以北的人来说，陆地的曲线可能并不奇怪。如果你住在北半球，你可能会看到这种情况，然后想，“是的，地球在夏天更暖和。”当然了，当北半球是夏天的时候，南半球是冬天的时候，难道不应该相等吗?

不。因为地球的大部分陆地面积都在北半球，所以总的来说，地球表面在6月份接收到的能量要比12月份多。

当我们观察海洋表面的太阳能在一年中是如何变化的时，我们看到的与我们在陆地上看到的正好相反。这部分是因为南半球的海洋表面积比北半球大，但这并不能完全解释6月和7月海洋能量的下降。

看看全年接收到的太阳能总量，我们发现它不是恒定的。事实上，地球离太阳最远7月4日所以总的来说，这是地球接收到太阳能最少的时间。

参考文献

的solar_radiation函数计算如下所示的方程:

参见McMahon等人2013年的补充在这里。

作者信息

的solar_radiation函数由José Delgado和Wolfgang Schwanghart(波茨坦大学)编写。2019年2月。气候数据工具箱的Matlab。

发布与MATLAB®R2018b