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第一节 光能资源

  光能资源主要包括日照和太阳辐射能。又是天然的,取用不尽的“气象能源”。
    一、日照
    黑龙江省纬度偏高,云量少,日照时数较多。按纬度计算,全省年可照时数为4 440~4 470 小时 ,实照时数为2 300~2 900小时,占可照时数的55~70%。松嫩平原区年实照时数在2 700 小时以上,小兴安岭腹地、东部边缘地带、大兴安岭最北部日照不足2 500小时,其它地区居 中。全省大部农区作物生长期内,日照时数介于1 000~1 400小时之间,西多东少。 一年内3~10月日照时数多,绝大部分地区均在1 900小时以上,月平均200小时,其中6~8月 日照时数为700~800小时(表1—4)。由于6~8月多阴雨天气,因此日照百分率较小。冬季日 照时数虽然少,因晴天多,日照百分率较大(图1—6)。所以,夏季多数年份光照能够满足农 作物生长的需要,冬季又为光热转化提供了有利条件。
    
    
    反映日照和温度(热量)两种气候资源综合作用的光温积(即日照百分率与平均气温之积: Si×T)。年变化趋势与日照百分率相反,5~9月,日照百分率小,但因气温高,光温积很大, 从而提高了农作物对光照的利用率。同时,气温高,又弥补了光照的不足。
    
    二、太阳辐射
    (一)总辐射
    黑龙江省太阳辐射 太阳辐射——指太阳向周围空间放射的电磁波能量。亦称“日射”。 年总量约为44×10(8↑)~50×10(8↑)焦耳/米2,占晴天最大辐射量的60~65%。北部 比值大于南部,冬半年大于夏半年。年总辐射的地区差异(表1—5,图1—8)总趋势是南多北 少。大、小兴安岭地区由于纬度偏高,加之地形影响,多云雨,年总辐射量偏少。三江平原 东北部也较少;松嫩平原西南部最多;其它地区居中。与国内其它省区相比较,多于川、黔 等地,与长江中下游省区相当。在全国属中等水平。
    年总辐射量具有明显的季节差异。夏季最多,冬季最少,春季多于秋季。农作物生长季 的总辐射量多在24.6×10(8↑)~28.7×10(8↑)焦耳/米2之间,占年总辐射量的55~60%, 愈北比率愈大。气温≥10℃期间是农作物积极生长期,其间总辐射量稍少于生长季,光能主 要集中在农作物生长期内。
    
    
    以年总辐射量作主要指标,年日照时数为辅助指标,把全省划分为三个太阳辐射资源区:
    Ⅰ:松嫩平原和东南山区辐射资源丰富区。年总辐射量多在48×108焦耳/米2以 上,年日照时数2 500小时以上。
    Ⅱ:小兴安岭半山区及三江平原局地辐射资源较丰富区。年总辐射量介于46×10(8↑)~ 48×10(8↑)焦耳/平方米之间,年日照时数2 400~2 500小时,有的地方可达2 600小 时。
    Ⅲ:大、小兴安岭山地与乌苏里江沿岸辐射资源贫乏区。年总辐射量约在46×10(8↑)焦 耳/米2以下,年日照时数2 300~2 500小时。
    根据黑龙江省农村能源区域规划及全省太阳能源分区(图1—9),农村能源分布为Ⅰ:农 村能源贫乏区;Ⅱ:农村能源不足区;Ⅲ:农村能源充足区;Ⅳ:农村能源丰富区。太阳能 分布为ⅠA:太阳能保证充分区;ⅠB:太阳能保证较好区;ⅡA:太阳能保证较好 区;ⅡB:太阳能保证一般区;ⅡC:太阳有保证较差区;ⅢA:太阳能保证充分区; ⅢB:太阳能保证较差区;Ⅳ:太阳能保证困难区。可见,农村能源贫乏区太阳能较丰富, 太阳能贫乏区农村能源丰富。
    (二)直接辐射与散射辐射
    全省直接辐射 (太阳辐射经过大气削弱以后,直接投射到地表面上的部分。) 年总量约为27×10(8↑)~30×10(8↑)焦耳/平方米,北部多于南部。占年总辐射量的57~61%。 年内最多月(6月)的直接辐射量为最少月(12月)的4~6倍。纬度愈高,季节差异愈显著。北部 地区2~8月直接辐射量多于南部,9~1月相反。年际间波动较大,相对变率平均达16%以上, 东部最大。
    
    散射辐射(太阳辐射受大气介质散射作用后而形成的从天空各个方向投射到地表面的 辐射。)年总量多介于19×10(8↑)~21×10(8↑)焦耳/平方米之间。南部多于北部。5~7 月散射辐射最多,12月最少。散射辐射年际变幅比直接辐射小,南部地区尤为明显。哈尔滨 5~8月散射辐射年际变率平均不超过10%,而同期直接辐射的年际变率平均可达17%。
    
    (三)光合有效辐射
    黑龙江省年光合有效辐射(太阳辐射波长为0.38~0.71微米的,能被 绿色植物吸收用于光合作用的辐射。)19.8×10(8↑)~22.7×10(8↑)焦耳/平方米之间, 西南多,东北少。松嫩平原最多,小兴安岭山地最少。年光合有效辐射量的2/3集中 在农作物生长季内。气温≥10℃期间的光合有效辐射量全省在9×10(8↑)~12×10(8↑)焦耳/ 平方米之间(图1—10),西南部最多,三江平原区较少,最北部最少。
    (四)南向垂直面上的太阳辐射
    由于地理纬度偏高,冬季太阳高度角小,水平面上的太阳辐射强度较弱,且随纬度的增 高而明显减弱。在南向垂直面上可获得丰富的太阳辐射能。经计算,冬半年,全省南向垂直 面上的太阳能不少于南方省份。因冬季多晴好天气,比低纬度地区具有显著的优势(图1—11)。 以日照时间最短的12月计算,北纬50度以南地区,南向垂直面上的日射总量比水平面多2~3 倍,优于低纬度地区的南京和广州。
    冬季各月太阳辐射量年际变化较小,一般在20%以下。南向垂直面上的日射强度略高于夏 季,且随纬度增高稍有增强。日照百分率多达65~70%。按采光率为0.3%计,可获其1/3 的能量,采暖温度可维持在10℃左右。若采光率提高到0.4%,采暖温度可达15℃上下。对于 建筑采暖有较大的实用价值。