《輻射與日照時(shí)數(shù)的觀測(cè)課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《輻射與日照時(shí)數(shù)的觀測(cè)課件（45頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、輻射和日照時(shí)數(shù)的觀測(cè)1 概述 輻射是以電磁波形式傳遞能量的一種方式；太陽(yáng)輻射是地球獲得能量的主要源泉；輻射是地球表面與大氣交換熱量的一種形式；太陽(yáng)輻射：太陽(yáng)輻射：99.9%的能量集中在的能量集中在0.210 um。其中太陽(yáng)光譜在其中太陽(yáng)光譜在0.293um占占97，稱(chēng)為，稱(chēng)為短短波輻射。波輻射。紫外輻射：波長(zhǎng)小于紫外輻射：波長(zhǎng)小于0.4um 可見(jiàn)光輻射：可見(jiàn)光輻射：0.40.76um 紅外輻射：波長(zhǎng)大于紅外輻射：波長(zhǎng)大于0.76um 地球輻射：是地表、大氣、氣溶膠、云層地球輻射：是地表、大氣、氣溶膠、云層所發(fā)射的所發(fā)射的長(zhǎng)波輻射。長(zhǎng)波輻射。3100um。輻射平衡輻射平衡輻射的觀測(cè)輻射的觀測(cè) 一
2、級(jí)站：一級(jí)站：散射輻射、直接輻射、總輻射、凈全輻射、反散射輻射、直接輻射、總輻射、凈全輻射、反射輻射射輻射 二級(jí)站：二級(jí)站：總輻射、凈全輻射總輻射、凈全輻射 三級(jí)站：三級(jí)站：總輻射總輻射8090100110120130203040502 基本概念與單位基本概念與單位輻射測(cè)量單位：輻射測(cè)量單位：輻照度：在單位時(shí)間，投射到單位面積上輻照度：在單位時(shí)間，投射到單位面積上的輻射能，即觀測(cè)到的瞬時(shí)值。的輻射能，即觀測(cè)到的瞬時(shí)值。W/M2 曝輻量：指一段時(shí)間（一天）輻照度的總曝輻量：指一段時(shí)間（一天）輻照度的總量或累積量，單位為量或累積量，單位為MJ/M2氣象輻射量：氣象輻射量：太陽(yáng)短波輻射：太陽(yáng)短波輻射
3、：垂直于太陽(yáng)入射光的直接輻射：包括來(lái)自太垂直于太陽(yáng)入射光的直接輻射：包括來(lái)自太陽(yáng)面的直接輻射和太陽(yáng)周?chē)粋€(gè)非常狹窄的環(huán)陽(yáng)面的直接輻射和太陽(yáng)周?chē)粋€(gè)非常狹窄的環(huán)形天空輻射，可用直接輻射表測(cè)量形天空輻射，可用直接輻射表測(cè)量 短波散射輻射：太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)大氣散射或云的短波散射輻射：太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)大氣散射或云的散射，從天空散射，從天空 立體角以短波形式向下到達(dá)立體角以短波形式向下到達(dá)地面的那部分輻射。地面的那部分輻射。太陽(yáng)短波輻射：太陽(yáng)短波輻射：總輻射：水平面上，天空總輻射：水平面上，天空立體角所接收的立體角所接收的太陽(yáng)直接輻射和短波散射輻射之和。太陽(yáng)直接輻射和短波散射輻射之和。短波反射輻射：總輻射到達(dá)地
4、面后被下墊面向短波反射輻射：總輻射到達(dá)地面后被下墊面向上反射的那部分短波輻射。上反射的那部分短波輻射。地球長(zhǎng)波輻射：地球長(zhǎng)波輻射：大氣長(zhǎng)波輻射：大氣以長(zhǎng)波形式向下發(fā)射的那大氣長(zhǎng)波輻射：大氣以長(zhǎng)波形式向下發(fā)射的那部分輻射部分輻射 地面長(zhǎng)波輻射：地球表面以長(zhǎng)波形式向上發(fā)射地面長(zhǎng)波輻射：地球表面以長(zhǎng)波形式向上發(fā)射的輻射的輻射 全輻射：短波輻射與長(zhǎng)波輻射之和全輻射：短波輻射與長(zhǎng)波輻射之和 凈全輻射：太陽(yáng)與大氣向下發(fā)射全輻射和凈全輻射：太陽(yáng)與大氣向下發(fā)射全輻射和地面向上發(fā)射的全輻射之差值。地面向上發(fā)射的全輻射之差值。3 輻射傳感器輻射傳感器 使用的輻射傳感器一使用的輻射傳感器一般都為熱電型，傳感般都為熱
5、電型，傳感器由感應(yīng)面和熱電堆器由感應(yīng)面和熱電堆組成。組成。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：感應(yīng)面：薄金屬片，涂上吸收率高、光譜響應(yīng)感應(yīng)面：薄金屬片，涂上吸收率高、光譜響應(yīng)好的無(wú)光黑漆。好的無(wú)光黑漆。熱電堆：緊貼感應(yīng)面，工作端位于感應(yīng)面下部，熱電堆：緊貼感應(yīng)面，工作端位于感應(yīng)面下部，參考端位于隱蔽處。參考端位于隱蔽處。原理：當(dāng)感應(yīng)面吸收輻射能而增熱時(shí)，使原理：當(dāng)感應(yīng)面吸收輻射能而增熱時(shí)，使下部的熱電堆兩端形成溫度差，熱電堆產(chǎn)下部的熱電堆兩端形成溫度差，熱電堆產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)輻照度生電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)輻照度E越強(qiáng)，熱電堆兩端的越強(qiáng)，熱電堆兩端的溫差就越大，輸出的電動(dòng)勢(shì)溫差就越大，輸出的電動(dòng)勢(shì)V也就越大，他也就越大，他們的關(guān)系基
6、本是線性的。們的關(guān)系基本是線性的。4 短波總輻射的測(cè)量短波總輻射的測(cè)量nEppley型短波總輻射表。型短波總輻射表。短波總輻射短波總輻射:水平面上，天空水平面上，天空立體角所接收的太陽(yáng)直接立體角所接收的太陽(yáng)直接輻射和短波散射輻射之和。輻射和短波散射輻射之和。用總輻射表測(cè)量。用總輻射表測(cè)量。感應(yīng)件：由感應(yīng)面（圓形或方形）和熱電堆組成（康銅和康銅鍍感應(yīng)件：由感應(yīng)面（圓形或方形）和熱電堆組成（康銅和康銅鍍銅），感應(yīng)面朝上。銅），感應(yīng)面朝上。玻璃罩：雙層石英玻璃玻璃罩：雙層石英玻璃 附件：包括機(jī)體、干燥器、白色擋板、底座、水準(zhǔn)器、接線柱附件：包括機(jī)體、干燥器、白色擋板、底座、水準(zhǔn)器、接線柱Apogee
7、 Silicon-cell Photodiode Pyranometers儀器的使用和維護(hù)儀器的使用和維護(hù) 日出前把金屬蓋打開(kāi)，日落后停止觀測(cè)并日出前把金屬蓋打開(kāi)，日落后停止觀測(cè)并加蓋加蓋 每日上下午各一次對(duì)總輻射表進(jìn)行檢查和每日上下午各一次對(duì)總輻射表進(jìn)行檢查和維護(hù)維護(hù)5 凈全輻射的測(cè)量?jī)羧椛涞臏y(cè)量?jī)羧椛洌簝羧椛洌禾?yáng)與大氣向下發(fā)射全輻射和太陽(yáng)與大氣向下發(fā)射全輻射和地面向上發(fā)射的全輻射之差值。地面向上發(fā)射的全輻射之差值。凈全輻射用凈全輻射表測(cè)量。凈全輻射用凈全輻射表測(cè)量。感應(yīng)件：由涂黑感應(yīng)面和熱電堆組成，有上下感應(yīng)件：由涂黑感應(yīng)面和熱電堆組成，有上下兩個(gè)感應(yīng)面。熱電堆與上下兩個(gè)感應(yīng)面相貼
8、。兩個(gè)感應(yīng)面。熱電堆與上下兩個(gè)感應(yīng)面相貼。聚乙烯薄膜罩：防止風(fēng)的影響和保護(hù)感應(yīng)面聚乙烯薄膜罩：防止風(fēng)的影響和保護(hù)感應(yīng)面 附件：表?xiàng)U、干燥器、底板、上下水準(zhǔn)器、調(diào)附件：表?xiàng)U、干燥器、底板、上下水準(zhǔn)器、調(diào)節(jié)螺旋、接線柱、橡皮球。節(jié)螺旋、接線柱、橡皮球。FNP-1新型凈輻射表CNR 1 Net RadiometerNR Lite2 is designed for routine measurement of net radiationCNR 2CNR 4http:/ 不僅白天觀測(cè)、夜間也要觀測(cè)不僅白天觀測(cè)、夜間也要觀測(cè) 上午、下午、夜間各檢查一次上午、下午、夜間各檢查一次6 太陽(yáng)直接輻射的測(cè)定太陽(yáng)直
9、接輻射的測(cè)定 直接輻射：包括來(lái)自太陽(yáng)面的直接輻射：包括來(lái)自太陽(yáng)面的直接輻射和太陽(yáng)周?chē)粋€(gè)非常狹直接輻射和太陽(yáng)周?chē)粋€(gè)非常狹窄的環(huán)形天空輻射窄的環(huán)形天空輻射 測(cè)量直接輻射使用的是直接輻射測(cè)量直接輻射使用的是直接輻射表，或稱(chēng)直接日射強(qiáng)度表，分為表，或稱(chēng)直接日射強(qiáng)度表，分為絕對(duì)和相對(duì)日射表。絕對(duì)和相對(duì)日射表。直接輻射表直接輻射表 進(jìn)光筒：一金屬圓筒，筒口有石英玻璃。進(jìn)光筒：一金屬圓筒，筒口有石英玻璃。瞄準(zhǔn)器：為對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，進(jìn)光孔兩端分別固定兩瞄準(zhǔn)器：為對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，進(jìn)光孔兩端分別固定兩個(gè)金屬圓環(huán)個(gè)金屬圓環(huán) 感應(yīng)件：由感應(yīng)面和熱電堆組成，安裝在光筒感應(yīng)件：由感應(yīng)面和熱電堆組成，安裝在光筒的后面，感應(yīng)面垂直于
10、太陽(yáng)。的后面，感應(yīng)面垂直于太陽(yáng)。跟蹤架：使進(jìn)光筒自動(dòng)準(zhǔn)確的跟蹤太陽(yáng)。跟蹤架：使進(jìn)光筒自動(dòng)準(zhǔn)確的跟蹤太陽(yáng)。1)埃斯川姆補(bǔ)償式絕對(duì)日射表埃斯川姆補(bǔ)償式絕對(duì)日射表 由埃斯川姆由埃斯川姆1893年設(shè)計(jì)，年設(shè)計(jì)，現(xiàn)在用作二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在用作二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)光筒內(nèi)有兩塊接收系數(shù)進(jìn)光筒內(nèi)有兩塊接收系數(shù)近似近似1的黑色錳銅片。的黑色錳銅片。觀測(cè)時(shí)，觀測(cè)時(shí)，圓筒正對(duì)太陽(yáng)，圓筒正對(duì)太陽(yáng)，使一塊錳銅片受日光照射使一塊錳銅片受日光照射而增熱，不受照射的錳銅而增熱，不受照射的錳銅片通過(guò)電流加熱，調(diào)節(jié)加片通過(guò)電流加熱，調(diào)節(jié)加熱電流直到兩塊錳銅片溫?zé)犭娏髦钡絻蓧K錳銅片溫度相等，加熱電流平方與度相等，加熱電流平方與輻射強(qiáng)度成正比輻
11、射強(qiáng)度成正比。Knut ngstrm(1857-1910)利用對(duì)光器對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，打開(kāi)蓋子，遮光屏居利用對(duì)光器對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，打開(kāi)蓋子，遮光屏居于中間位置，將兩塊感應(yīng)片預(yù)熱。于中間位置，將兩塊感應(yīng)片預(yù)熱。校準(zhǔn)儀器零點(diǎn)。讀取兩片同時(shí)接受太陽(yáng)輻射校準(zhǔn)儀器零點(diǎn)。讀取兩片同時(shí)接受太陽(yáng)輻射和同時(shí)遮蔽時(shí)檢流計(jì)讀數(shù)，其平均值即為檢和同時(shí)遮蔽時(shí)檢流計(jì)讀數(shù)，其平均值即為檢流計(jì)零點(diǎn)。流計(jì)零點(diǎn)。將遮光屏轉(zhuǎn)向一片，被遮蔽的錳銅片加熱，將遮光屏轉(zhuǎn)向一片，被遮蔽的錳銅片加熱，另一塊暴露的錳銅片接受太陽(yáng)輻射。調(diào)整電另一塊暴露的錳銅片接受太陽(yáng)輻射。調(diào)整電阻阻r r，使檢流計(jì)處于零點(diǎn)，讀取加熱電流數(shù)值。，使檢流計(jì)處于零點(diǎn)，讀取加熱電流數(shù)
12、值。為避免兩銅片不對(duì)稱(chēng)的影響，必須將遮光屏為避免兩銅片不對(duì)稱(chēng)的影響，必須將遮光屏移向另一邊，重復(fù)移向另一邊，重復(fù)3.3.，使電流加熱和接受太，使電流加熱和接受太陽(yáng)輻射的遮光板剛好對(duì)換，再讀一次加熱電陽(yáng)輻射的遮光板剛好對(duì)換，再讀一次加熱電流值。流值。儀器觀測(cè)步驟儀器觀測(cè)步驟2）相對(duì)日射表相對(duì)日射表 感應(yīng)部分是一塊熏黑的薄銀感應(yīng)部分是一塊熏黑的薄銀片，銀片背后貼有熱電偶堆。片，銀片背后貼有熱電偶堆。觀測(cè)時(shí)，接通引線與檢流計(jì)，觀測(cè)時(shí)，接通引線與檢流計(jì)，對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，讀取遮擋（對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，讀取遮擋（N0）和未遮擋（和未遮擋（N）時(shí)的檢流計(jì)）時(shí)的檢流計(jì)讀數(shù)，則得到太陽(yáng)直接輻射讀數(shù)，則得到太陽(yáng)直接輻射強(qiáng)度強(qiáng)度p
13、yrheliometer:(1)protection cap,(2)window with heater,(3)sight,(5)sensor,(7)humidity indicator,(10)cable for heater.氣象站常用直接日射表氣象站常用直接日射表TBS-2-2型自動(dòng)跟蹤直接輻射表DFY3型直接輻射表太陽(yáng)直接輻射的分波段測(cè)量太陽(yáng)直接輻射的分波段測(cè)量 分波段測(cè)量的目的：分波段測(cè)量的目的：可用來(lái)確定大氣渾可用來(lái)確定大氣渾濁度和氣溶膠的光學(xué)厚度，在農(nóng)業(yè)、生濁度和氣溶膠的光學(xué)厚度，在農(nóng)業(yè)、生物、醫(yī)療衛(wèi)生方面有著廣泛的應(yīng)用。物、醫(yī)療衛(wèi)生方面有著廣泛的應(yīng)用。包括包括:寬波段直接輻射測(cè)
14、量和太陽(yáng)光度測(cè)寬波段直接輻射測(cè)量和太陽(yáng)光度測(cè)量?jī)煞N類(lèi)型。量?jī)煞N類(lèi)型。寬波段直接輻射測(cè)量寬波段直接輻射測(cè)量 在直接輻射表露光孔的開(kāi)口處加上寬波段在直接輻射表露光孔的開(kāi)口處加上寬波段濾光片，用來(lái)選擇所關(guān)注的光譜帶。濾光片，用來(lái)選擇所關(guān)注的光譜帶。太陽(yáng)光度測(cè)量太陽(yáng)光度測(cè)量 太陽(yáng)光度計(jì)：由一窄帶干涉濾光片和一個(gè)太陽(yáng)光度計(jì)：由一窄帶干涉濾光片和一個(gè)硅光二極管制造的檢測(cè)器組成。硅光二極管制造的檢測(cè)器組成。CE318自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光度計(jì)，由法國(guó)自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光度計(jì)，由法國(guó)CIMEL公司制造，目前應(yīng)用最為廣泛。公司制造，目前應(yīng)用最為廣泛。7 散射輻射的觀測(cè)散射輻射的觀測(cè) 短波散射輻射：太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)大氣散射或短波散
15、射輻射：太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)大氣散射或云的散射，從天空云的散射，從天空 立體角以短波形式立體角以短波形式向下到達(dá)地面的那部分輻射。向下到達(dá)地面的那部分輻射。由散射輻射表觀測(cè)：將總輻射中太陽(yáng)直射由散射輻射表觀測(cè)：將總輻射中太陽(yáng)直射部分遮蔽后即得。部分遮蔽后即得。總輻射表總輻射表 遮光環(huán)：遮光環(huán)：mm，直徑，直徑mm。遮去直射輻射，儀器能測(cè)到遮去直射輻射，儀器能測(cè)到天空散射輻射天空散射輻射；根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥群腿掌?，適當(dāng)調(diào)節(jié)它的傾角，在一根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥群腿掌?，適當(dāng)調(diào)節(jié)它的傾角，在一天任何時(shí)刻都能遮住太陽(yáng)的直接輻射。天任何時(shí)刻都能遮住太陽(yáng)的直接輻射。天空輻射表（散射輻射表）天空輻射表（散射輻射表）8 反射輻射的測(cè)量
16、反射輻射的測(cè)量 短波反射輻射：總輻射到達(dá)地面后被下墊短波反射輻射：總輻射到達(dá)地面后被下墊面向上反射的那部分短波輻射。面向上反射的那部分短波輻射。用總輻射表感應(yīng)面朝下用總輻射表感應(yīng)面朝下反射輻射表反射輻射表Kipp&Zonen CMA 6 Albedometer9 長(zhǎng)波輻射的觀測(cè)長(zhǎng)波輻射的觀測(cè) 長(zhǎng)波輻射表：長(zhǎng)波輻射表：感應(yīng)件：黑體感應(yīng)面與熱電堆感應(yīng)件：黑體感應(yīng)面與熱電堆 玻璃罩：鍍上硅單晶，保證玻璃罩：鍍上硅單晶，保證um以下的短波以下的短波輻射不到達(dá)感應(yīng)面。輻射不到達(dá)感應(yīng)面。10 日照時(shí)數(shù)的觀測(cè)日照時(shí)數(shù)的觀測(cè) 日照時(shí)數(shù)：定義為太陽(yáng)直接輻射輻照度達(dá)日照時(shí)數(shù)：定義為太陽(yáng)直接輻射輻照度達(dá)到或超過(guò)到或
17、超過(guò)120W/m-2的各段時(shí)間的總和，以的各段時(shí)間的總和，以小時(shí)為單位，取一位小數(shù)。小時(shí)為單位，取一位小數(shù)。日照時(shí)數(shù)主要應(yīng)用于表征當(dāng)?shù)貧夂?，描述日照時(shí)數(shù)主要應(yīng)用于表征當(dāng)?shù)貧夂颍枋鲞^(guò)去天氣狀況等。過(guò)去天氣狀況等?？烧諘r(shí)數(shù)：只在無(wú)任何遮蔽件下，太陽(yáng)從可照時(shí)數(shù)：只在無(wú)任何遮蔽件下，太陽(yáng)從某地東方地平線到進(jìn)入西方地平線，其光某地東方地平線到進(jìn)入西方地平線，其光線照射到地面所經(jīng)歷的時(shí)間。線照射到地面所經(jīng)歷的時(shí)間。日照百分比日照百分比=(日照時(shí)數(shù)日照時(shí)數(shù)/可照時(shí)數(shù)可照時(shí)數(shù))100%測(cè)量日照時(shí)數(shù)的主要方法測(cè)量日照時(shí)數(shù)的主要方法 燒痕法燒痕法：由燒痕讀出日照時(shí)數(shù)由燒痕讀出日照時(shí)數(shù) 直接輻射測(cè)量法直接輻射測(cè)量法：120W/m-2暗筒式日照計(jì)暗筒式日照計(jì)累計(jì)感光線的長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算日照時(shí)數(shù)康培司托克日照計(jì)康培司托克日照計(jì)燒痕法燒痕法Sunshine Duration SensorSD-8，MPSCSD 3，Kipp&Zonen復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題各種輻射表的測(cè)量原理。各種輻射表的測(cè)量原理。日照時(shí)數(shù)的測(cè)量?jī)x器及原理？日照時(shí)數(shù)的測(cè)量?jī)x器及原理？簡(jiǎn)述熱電型傳感器的基本原理？簡(jiǎn)述熱電型傳感器的基本原理？氣象氣象輻射能的測(cè)量項(xiàng)目有那些？輻射能的測(cè)量項(xiàng)目有那些？
輻射與日照時(shí)數(shù)的觀測(cè)課件
