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作者： | 发表于《环境遥感》第333卷 |
2025年11月3日 |
概述
在过去几十年里，欧洲经历了“变亮”趋势，即太阳辐射到达地面的长期平均值（地表太阳辐射，SSR）的显著增加。这一现象对区域气候系统、全球能源预算以及光伏能源系统的运行表现具有重大影响。
最近一篇题为《欧洲过去、当前及未来太阳辐射趋势：云和气溶胶作用的多源评估》的论文，由穆尔西亚大学和马拉加大学的研究人员与我们的Solargis专家合作完成，全面评估了这一趋势。该研究量化了历史变亮的规模，通过解耦气溶胶和云的影响归因，并预测到2054年的未来SSR趋势。
方法论
该研究采用多来源方法，对SSR在时间和空间上的趋势进行了稳健的刻画。分析整合了三种主要数据类型：
地面观测：来自46个经过质量检查和均质化的地面站网络（来自GEBA/WRDC档案）的数据提供了可靠且高精度的点测量。所用地面观测通过了严格的质量保证检查，排除了不均匀的场地数据，否则会导致错误的趋势。
网格数据集：五个历史数据集，包括四个基于卫星的模型（Solargis-3.2、SARAH-3、CLARA-A3、CEBAF-4.2.1）和ERA5重新分析，用于分析时间和主要是空间模式，因其覆盖几乎整个大陆。为确保网格数据的时间稳定性，数据与地面观测进行比较，并量化了偏差和均方根偏差。Solargis 数据集经过基准测试，被发现表现优异。
气候预测：一组包含30个CMIP6气候模型、近300个气候变化预测的集合，用于分析历史模拟（1994-2014年）并在四种不同强制情景（SSP1-2.6至SSP5-8.5）下预测未来趋势（2024-2054年）。
主要发现
历史趋势（1994-2023）
分析结果证实，所有研究数据集中均观察到欧洲的SSR呈正向趋势。基于地面站网络，1994年至2023年间观测到的区域趋势为+3.1 W/m 2/十年，Solargis-3.2和SARAH-3数据集的趋势在±0.2 W/m 2/十年，相较地面观测数据。与欧洲同期整体日均SSR值（143 W/m 2）相比，SSR平均每十年增长2.2%。变亮在空间上是广泛的，其中最显著的增幅发生在中欧，特别是法国东北部、贝内卢克斯国家和德国西部。
趋势归因
本研究的主要成果之一是对这一趋势进行了定量归因。通过利用模型模拟隔离气溶胶直接效应，忽略水蒸气趋势的潜在贡献，研究人员划分了增亮的驱动因素：
~20%气溶胶直接效应（ADE）：这一趋势部分归因于大气气溶胶（污染）的减少。更清洁的空气直接允许更多阳光穿透大气。
~80%云相关效应：大部分趋势与云层变化相关。该组成部分进一步细分：
~40%第一气溶胶间接效应（AIE）：气溶胶的减少也意味着作为云凝结核的颗粒减少。这使得云的反射性降低，允许更多辐射通过。
~40%热效应（TE）：与全球变暖相关的气温上升被发现导致整体云覆盖减少，进一步增强了SSR达到地表的量。
结论与未来预测
欧洲观察到的变亮是一个复杂现象，主要由气溶胶间接效应、热效应对云层的影响，以及较小程度上的气溶胶直接效应共同推动。
CMIP6气候模型预测，这一 强劲趋势不会持续， 因为 2024-2054 年中位数预测的SSR趋势比1994-2023年观察到的趋势小约85%。无论未来排放情景如何，预计这种稳定都会发生。模型表明，在更严重的情形下，这与相反趋势形成：晴空辐射减少（变暗效应）被云天辐射增加（云抑制带来的变亮效应）所抵消。然而，这一结果必须谨慎解读，因为气候模型在1994年至2014年间的预测与实际观测结果相比时显示出重要局限性。
图1：Solargis SSR在欧洲三个时期（历史、近期和观测）的趋势图，显示中欧地区最强烈的变亮集中——法国东北部、贝内卢克斯和德国西部。改编自Segado-Moreno等人（2025），《环境遥感》，第333卷。
研究还指出，CMIP6集合虽然对预测有用，但往往 低估 了观测到的历史趋势，并 高估 了晴空（ADE）趋势相较于云相关趋势的相对重要性。
延伸阅读
欧洲过去、当前及未来的太阳辐射趋势： Leandro C. Segado-Moreno、José A. Ruiz-Arias、Juan Pedro Montávez、Juraj Betak对云层和气溶胶作用的多源评估