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輻射觀測(cè)系統(tǒng)

更新時(shí)間:2021-11-23      瀏覽次數(shù):417

對(duì)輻射的收支的長(zhǎng)期測(cè)量對(duì)研究天氣和氣象學(xué)有著非常重要的意義,有助于影響氣候及其變化的能量吸收和傳輸機(jī)制。這樣的地基監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星的輻射觀測(cè)結(jié)合起來(lái)構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng),為地面修正,從而確保的觀測(cè)提供長(zhǎng)期有效的數(shù)據(jù);同時(shí)對(duì)家庭和工業(yè)太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展提供直接依據(jù)。對(duì)于農(nóng)業(yè)氣象學(xué)和生態(tài)學(xué)研究,輻射的收支對(duì)于蒸發(fā)、植物的蒸騰,水的循環(huán)研究具有及其重要的價(jià)值。

輻射的測(cè)量分為太陽(yáng)輻射測(cè)量和地球輻射的測(cè)量。

以下是太陽(yáng)和地球輻射的光譜范圍:

紫外: 0.2~0.4μm

可見: 0.4~0.7μm

近紅外: 0.7~3.0μm

紅外: 3.0~100μm

太陽(yáng)不斷向地球大氣及地面發(fā)射電磁波。大約99%的太陽(yáng)輻射或短波輻射的范圍在0.3~3.0μm;而絕大多數(shù)的地球輻射或稱長(zhǎng)波輻射集中在3.5~50μm。

在地球大氣層上表面太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度約為1370W/m2。該值被稱為太陽(yáng)輻射常數(shù)。晴朗的白天地球上的許多地方中午的輻射值在1000 W/m2。實(shí)際的可獲得的能量受位置(精度和緯度)、季節(jié)、在當(dāng)天的時(shí)段,這些實(shí)已經(jīng)可以確定的,*大的因素是云的覆蓋度和其它天氣條件,這些是應(yīng)地點(diǎn)和時(shí)間經(jīng)常變化的。這是我們需要長(zhǎng)期測(cè)量的根本原因。

太陽(yáng)輻射或稱短波輻射的測(cè)量可細(xì)分為天空總輻射(Eg↓)、直接輻射(S)和散射輻射(Ed↓)( Eg↓= S+ Ed↓)。對(duì)光譜譜段又可分解為紫外輻射,可見光光譜和近紅外光譜。對(duì)于收支測(cè)量需要測(cè)量的短波輻射還包括地面反射輻射(Er↑)。

地球輻射或稱長(zhǎng)波輻射分為天空向下輻射(El↓)和地面向上輻射(El↑)。

收入輻射(E↓)= 天空總輻射(Eg↓)+ 天空向下輻射(El↓)

支出輻射(E↑)= 地面反射輻射(Er↑) +地面向上輻射(El↑)

輻射的收支的差為凈輻射(E*)

凈輻射(E*)= 收入輻射(E↓)-支出輻射(E↑)

注:下標(biāo)g代表短波;l代表長(zhǎng)波;d代表散射;r代表反射。

紫外輻射常常單獨(dú)測(cè)量。到達(dá)地面的紫外輻射分為兩類:UV-A(315-400nm)和UV-B(280-315nm)。臭氧對(duì)UV-A只有微弱的吸收,而對(duì)于UV-B部分在290nm附近內(nèi)有急劇的截止。紫外輻射一多種形式直接影響生命,如人類的皮膚、眼睛和免 疫系統(tǒng)等以及生態(tài)系統(tǒng),或間接的通過(guò)化學(xué)反應(yīng)影響生活質(zhì)量(空氣質(zhì)量、材料、食品)。DNA屬于*易受到紫外輻射影響的對(duì)象。這種破壞通常是不可修復(fù)的由此引發(fā)人類的各種皮膚癌。從氣象業(yè)務(wù)角度監(jiān)測(cè)地面的紫外輻射及其定量變化對(duì)于加強(qiáng)環(huán)境評(píng)估和公眾安全都有十分重要的意義。因此,WMO強(qiáng)烈建議增加紫外輻射監(jiān)測(cè)進(jìn)行國(guó)家紫外指數(shù)的預(yù)報(bào)。

對(duì)于一般的太陽(yáng)輻射站,一般測(cè)量的參數(shù)如下:

Eg↓、S、Ed↓、El↓

需要這樣一組儀器:總輻射表、散射的總輻射表和直接輻射表

嚴(yán)格地說(shuō),測(cè)量S、Ed↓必須采用太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)(Tracker)。Ed↓的測(cè)量采用總輻射表加遮光片測(cè)量。為了得到高精度的天空向下長(zhǎng)波輻射,該長(zhǎng)波探頭*好也是加遮光片的。而且對(duì)于輻射表而言需要加通風(fēng)器,以保持探頭的身體溫度的相對(duì)穩(wěn)定,以及去除可能聚結(jié)在探頭上的雨露和霧氣。

在跟蹤器上放置了:

※ 直接輻射表

※ 測(cè)散射的總輻射

※ 天空向下長(zhǎng)波輻射

※ 遮擋兩個(gè)輻射的遮擋片

※ 通風(fēng)器

※ 數(shù)據(jù)采集器

標(biāo)準(zhǔn)輻射站一般包括:

※ 總輻射

※ PAR

※ UVB

※ 跟蹤單元

※ 氣象站

對(duì)于紫外測(cè)量,目前對(duì)于一般輻射站都采用寬帶紫外輻射表,并以測(cè)量UV-B為主。

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