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能源是经济发展的血液,驱动着社会的运转。资源短缺和气候问题的出现是传统能源过度消耗所带来的恶性循环。如何贯彻可持续发展能源战略,已经成为人类社会发展的共识。开发运用绿色清洁的太阳能资源是调整传统能源结构的有效途径,也是应对气候变化的需求。随着GIS和气象应用技术的不断进步,太阳辐射准确计算和精细化评估是太阳能资源大规模开发利用的前提和重要保障。太阳辐射的空间分布受到实际地形、气象、下垫面等多重因素的影响。数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)是对地表形态的数字化表达,其分辨率会影响地形渲染的细腻程度,因此使用较高分辨率的DEM是精细化计算太阳辐射时空分布的基础。本文研究内容包括并行计算和太阳天文辐射、直接辐射的时空分布。采用分辨率为30m的DEM数据作为实际地形的表达,基于MATLAB并行计算框架建立了起伏地形下太阳天文辐射和直接辐射的分布式计算模型。运用空间统计分析、地统计学半变异函数和多尺度数据对比等研究方法分析了DEM尺度效应、地形因子、地貌类型、空间变异性对实际地形下太阳可照时间、天文辐射和直接辐射时空分布的影响。研究表明,使用MATLAB并行计算框架进行太阳天文辐射和直接辐射的分布式计算可以很好地反映整体的宏观分布和局部差异性规律,可以提高整体的计算效率;海拔高度、局部地形影响太阳天文辐射和直接辐射的时空分布,其中局部地形的影响会随着时间、纬度、地形等因素而发生改变;太阳天文辐射和直接辐射随坡度增大而减小,存在南坡多北坡少的地域差异性;太阳天文辐射和直接辐射时空分布与地貌类型特征、气候环境相关,其中山地地貌的地形遮蔽度影响最为强烈。采用分辨率为30m的DEM数据计算太阳天文辐射和直接辐射,不仅有利于提高整体计算的精细化程度,而且有利于深入认识太阳辐射在局部地形下的空间分布状况。引入地统计学半变异函数对太阳天文辐射和直接辐射进行空间变异性分析是一种新的尝试,从新的角度揭示太阳辐射空间分布与天文要素、纬度、坡度、坡向之间的相关性。所生产的较高分辨率的太阳辐射时空分布数据对于深入细致开展太阳能资源的评估工作具有十分重要的理论意义,对于推进经济社会的可持续发展具有指导性价值,对于进一步提高资源的利用效率具有广阔的应用前景。