王科, 黄晶

气候变化研究进展 2023, 19 (2): 160-172. DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2022.096

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太阳能被认为是最有希望大规模利用的可再生能源，具有广阔的应用前景。对太阳能资源进行合理且准确的评估是太阳能资源开发利用的第一步，也是关键的一步。然而全球大部分地区的太阳辐射观测资料十分有限，利用其他气象数据对太阳能资源进行评估是目前的主流方法。文中归纳和总结国内外太阳能资源评估的4种主要方法的基本原理、主要技术路线以及最新研究进展，对比分析不同方法的误差范围，系统地讨论各种评估方法的不足，并在此基础上对太阳能资源评估方法在我国未来的发展趋势进行了展望。经验模型和人工智能模型较依赖数据的特征，物理模型中云影响太阳辐射过程的描述存在不准确性，数值天气预报模式中资料同化和物理过程参数化方案的选定较关键。发展多种方法结合的太阳能资源混合评估模型是未来太阳能资源评估的主要发展方向之一。

辐射传输是指光在大气中的传播和输送过程。太阳的短波辐射和地气系统之间的长波辐射造成地表和大气存在不同的加热和冷却率，以此驱动大气产生运动。辐射参数化方案是指通过参数化方案来解析不同辐射传输过程的方法，主要的辐射传输算法有离散纵标法、球谐函数谱展开法、倍加-累加法、蒙特卡洛模拟法等[54]，模式中辐射传输计算的过程如图2所示。一般数值模式中会对长波和短波辐射过程分别设计参数化方案。短波辐射方案计算是基于短波谱域要素（云、气溶胶和大气各种气体）的吸收和散射作用产生的短波辐射通量和加热率，一般采用基于太阳天顶角等物理量的简单方案进行参数化[55]；长波辐射方案一般计算长波谱域物理量的通量和冷却率，主要涉及大气比辐射率和云相关参数的计算[56]。