Page 253 - 《高原气象》2021年第5期
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高 原 气 象 40 卷
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2012）、新疆维吾尔族自治区等（冯刚等，2010），更 本研究利用中国北方沙区及其毗邻地区 46 个
多 的 则 是 对 具 体 的 市 县 进 行 评 估（吴 林 荣 等 ， 太阳辐射站和 189个常规气象站 1990-2019年日值
2013；曾雁和曾万寿，2019）。然而，针对近 30 年 数据，基于 xgboost 算法构建太阳总辐射量与常规
中国北方沙区进行太阳能资源时空分布与开发潜 气象要素间的回归关系，然后对太阳能资源的时空
力的评估还较少。 分布特征进行分析，最后评估评估太阳能资源的丰
中国北方沙区包括八大沙漠和四大沙地及其 富程度和稳定程度，为合理开发利用中国北方沙区
毗邻区域，包括沙漠、沙地、戈壁和盐碱地，总面 太阳能资源提供科学依据和数据支撑。
积达 174. 07×10 km（颜长珍和王建华，2019）。沙
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区降水稀少，日照时数长，太阳总辐射量高，太阳 2 研究区概况与研究方法
能资源开发潜力巨大。然而，由于辐射观测站稀
2. 1 研究区概况
少，太阳能评估精度较低且不确定性较大，不利于
研究区位于中国北方沙区，包括八大沙漠、四
准确认识沙区太阳能资源的时空分布规律与开发
大 沙 地 以 及 毗 邻 的 沙 区 、戈 壁 和 盐 碱 地 ，共 计
潜力。目前常用的太阳能资源评估方法包括物理
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174. 07×10 km ，其中固定沙丘/地 51. 47×10 km 、
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反演法和统计反演法（申彦波，2017）。物理反演法
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半 固 定 沙 丘/地 29. 96×10 km 、半 流 动 沙 丘/地
是根据辐射传输理论计算地面太阳辐射量的方法，
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24. 89×10 km 、流动沙丘/地 16. 40×10 km 、戈壁
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优点是物理过程明确，模拟结果的时空连续性较好
38. 71×10 km 、盐碱地 12. 64×10 km（图 1，1∶10
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（彭继达等，2014；Tang et al，2018）。统计反演法
万中国北方沙漠分布图来源于国家冰川冻土沙漠
上则是在大量样本分析的基础上建立太阳辐射和
协变量之间的回归关系，再利用该回归关系评估其 科学数据中心 http：//www. ncdc. ac. cn）。年平均气
他 区 域 的 太 阳 能 的 时 空 分 布（燕 琳 和 周 筠 珺 ， 温-4. 6~15. 7 ℃，年平均降水量 14. 2~673. 0 mm，
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2020）。用于统计反演法的协变量包括常规气象要 年平均风速 0. 71~7. 20 m·s 。气候干旱多风，除浑
素和遥感产品，用于构建回归关系的模型包括传统 善达克沙地以东沙地外，其余大部分沙区降水不足
的线性回归模型（卢毅敏等，2010）、神经网络等机 400 mm，植被以旱生的荒漠草原、温带荒漠和超旱
器学习算法（李净等，2017）。通过提高协变量的种 生半灌木为主（王涛，2014）。主要土壤类型以风沙
类和使用合适的回归算法，可以在一定程度上提高 土、漠土和盐碱土为主，土壤中砂粒含量 36%~
太阳能的评估精度（Tang et al，2011）。 100%，土壤表层有机质含量大部分地区不足2%。
图1 研究区与气象站点分布
Fig. 1 Study area and locations of meteorological stations
2. 2 数据来源 站的太阳总辐射量日值数据，1990-2019 年 189 个
研究中使用的数据资料主要包括 1990-2017 常规气象站气平均气温、降水、日照时数、相对湿
年中国北方沙区及其毗邻区域 46 个太阳辐射观测 度、风速、本站气站日值数据，数据来源于中国气
