zXD輻射和日照時數(shù)的觀測解析實用教案

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1、三、日照時數(shù)三、日照時數(shù)(r zho sh sh)的觀測的觀測 1.概述 2.測量方法 3.暗筒式(喬唐式)日照計 4.聚焦( jjio)式(康培司克式)日照計 5.日照傳感器第1頁/共33頁第一頁，共34頁。三、日照時數(shù)三、日照時數(shù)(r zho sh sh)的觀測的觀測 日照指能使地上物體投射出清晰陰影的 直接輻射。 日照時數(shù)指太陽在一地實際照射的時數(shù)。 在一給定時間，日照時數(shù)定義為太陽直 射輻照度達到(d do)或超過120瓦每平方米的各段 時間的總和。 以小時（h）為單位，取一位小數(shù)。 日照時數(shù)也稱實照時數(shù)。第2頁/共33頁第二頁，共34頁。三、日照時數(shù)三、日照時數(shù)(r zho sh s

2、h)的觀測的觀測 可照時數(shù)(天文可照時數(shù))，是指在無任何遮蔽條件下，太陽中心從某地(mu d)東方地平線到進入西方地平線，其光線照射到地面所經(jīng)歷的時間?？烧諘r數(shù)由公式計算，也可從天文年歷或氣象常用表查出。 日照百分率=(日照時數(shù)/可照時數(shù))100%，取整數(shù)。 日照時數(shù)主要應用于表征當?shù)貧夂?、描述過去天氣狀況等。第3頁/共33頁第三頁，共34頁。三、日照時數(shù)三、日照時數(shù)(r zho sh sh)的觀測的觀測 燒痕法直接(zhji)輻射測量法總輻射(fsh)測量法對比法掃描法感光法第4頁/共33頁第四頁，共34頁。 1.感光法：利用(lyng)陽光使涂有感光藥劑的日照紙上留下感光痕跡線，來計算日照

3、時數(shù)。 第5頁/共33頁第五頁，共34頁。 2.燒痕法：由聚焦直接(zhji)太陽輻射（吸收太陽能），產(chǎn)生燒焦記錄之多閾值效應，由燒痕讀出日照時數(shù)值。 第6頁/共33頁第六頁，共34頁。 3. 3.直接輻射測量法：檢測直接太陽輻照度通過直接輻射測量法：檢測直接太陽輻照度通過120W/m2120W/m2閾值閾值(y (y zh)zh)的轉換。由相應的向上和向下的轉換觸發(fā)時間記數(shù)器，可讀出的轉換。由相應的向上和向下的轉換觸發(fā)時間記數(shù)器，可讀出日照時數(shù)值。日照時數(shù)值。 第7頁/共33頁第七頁，共34頁。 4. 4.總輻射測量法：由總的太陽輻射度總輻射測量法：由總的太陽輻射度和散射太陽輻照度的總輻射測

4、量，得出和散射太陽輻照度的總輻射測量，得出WMOWMO推薦的直接太陽輻照度閾值，然后推薦的直接太陽輻照度閾值，然后通過通過(tnggu)(tnggu)閾值的轉換。由相應的閾值的轉換。由相應的時間記數(shù)器，可讀出日照時數(shù)值。時間記數(shù)器，可讀出日照時數(shù)值。 第8頁/共33頁第八頁，共34頁。 5. 5.對比法：在某些傳感器之間進行輻射對比鑒別，這些傳感器以對比法：在某些傳感器之間進行輻射對比鑒別，這些傳感器以不同的位置對著太陽，利用與不同的位置對著太陽，利用與WMOWMO建議的閾值相當建議的閾值相當(xingdng)(xingdng)的的傳感器輸出信號的特定差值進行測量比較來確定。傳感器輸出信號的特

5、定差值進行測量比較來確定。 第9頁/共33頁第九頁，共34頁。 6.掃描法：用連續(xù)掃描小范圍天空的傳感器接受的輻照度，與WMO建議(jiny)的輻照度閾值相等的方法進行鑒別。 第10頁/共33頁第十頁，共34頁。3.暗筒式（喬唐式）日照計暗筒式（喬唐式）日照計1 1、構造原理：主體為一金屬圓筒，筒的一端密閉，、構造原理：主體為一金屬圓筒，筒的一端密閉，一端有蓋，筒的上部有一塊隔光板，筒身上在隔一端有蓋，筒的上部有一塊隔光板，筒身上在隔光板的兩側邊緣的同一垂直面上，各有一個圓錐光板的兩側邊緣的同一垂直面上，各有一個圓錐形進光孔，兩孔前后位置錯開，與圓心的夾角為形進光孔，兩孔前后位置錯開，與圓心的

6、夾角為120120。筒內(nèi)有一彈性壓紙夾，用以固定日照紙，。筒內(nèi)有一彈性壓紙夾，用以固定日照紙，圓筒下部有固定螺絲，松開后，圓筒可繞支架旋圓筒下部有固定螺絲，松開后，圓筒可繞支架旋轉，支架下部有緯度刻度盤與指示緯度的刻度線。轉，支架下部有緯度刻度盤與指示緯度的刻度線。日照計應安置在開闊的、終年從日出到日落日照計應安置在開闊的、終年從日出到日落(r (r lu)lu)都能受到太陽光照射的地方。都能受到太陽光照射的地方。 安置時底座要水平，底面上要精確測定南北安置時底座要水平，底面上要精確測定南北子午線，并劃出標記，再把儀器安裝在臺座上，子午線，并劃出標記，再把儀器安裝在臺座上，筒口對準正北，牢固的

7、將日照計底座加以固定。筒口對準正北，牢固的將日照計底座加以固定。然后，轉動筒身，使支架上的緯度記號線對準緯然后，轉動筒身，使支架上的緯度記號線對準緯度盤上當?shù)鼐暥戎?，這樣筒軸與地軸平行。儀器度盤上當?shù)鼐暥戎?，這樣筒軸與地軸平行。儀器底座上有一水準器，用以調(diào)整儀器的水平。底座上有一水準器，用以調(diào)整儀器的水平。第11頁/共33頁第十一頁，共34頁。3.暗筒式日照計第12頁/共33頁第十二頁，共34頁。測量原理： 暗筒式日照計是利用陽光透過儀器上的小孔射入筒內(nèi)，使涂有感光藥劑的日照紙上留下感觀痕跡線，來計算(j sun)日照時數(shù)的。3.暗筒式（喬唐式）日照計第13頁/共33頁第十三頁，共34頁。MT

8、=2Rcostg3.暗筒式（喬唐式）日照計第14頁/共33頁第十四頁，共34頁。感光跡線的基本特征1、感光跡線為一條余弦曲線的一段（060）。2、上午和下午各為一條對稱曲線。3、8時和16時最長。4、當春、秋分陽光直射赤道(chdo)時，則感觀跡線為通過筒身橫切面的一條直線。5、夏半年（春分至秋分），陽光直射北半球，感光跡線位于洞孔的切平面以南，呈凹形，即偏于水平線之下且較長。6、冬半年（秋分至春分），陽光直射南半球，感光跡線位于洞孔的切平面以北，呈凸形，即偏于水平線之上且較短。MT=2Rcostg3.暗筒式日照計第15頁/共33頁第十五頁，共34頁。 記錄整理：在每天日落后換下的日照紙，應依

9、感光跡線的長短，在其下描畫鉛筆線。并按鉛筆線計算各時的日照時數(shù)，以十分法記錄，準確到小數(shù)一位。將各時的日照時數(shù)相加，則為全天的日照時數(shù)。然后將日照紙放入足量的清水(qn shu)中浸漂35分鐘拿出（全天無日照的紙也應浸漂）；待陰干后，再復驗感光跡線與鉛筆線是否一致。如感光跡線比鉛筆長，則因補描上這段鉛筆線，并改正原計算的日照時數(shù)，添上日合計。如全天無日照，記0.0。3.暗筒式（喬唐式）日照計第16頁/共33頁第十六頁，共34頁。第17頁/共33頁第十七頁，共34頁。 每月應檢查一次儀器的水平、方位、緯度(wid)和安置情況，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。 日出前應檢查(jinch)日照計的小孔，有無被小蟲

10、、沙塵等堵塞或被露、霜等蒙住。3.暗筒式（喬唐式）日照計第18頁/共33頁第十八頁，共34頁。4.聚焦(jjio)式（康培司托克式）日照計 1、構造原理：聚焦式日照計的實心玻璃球支持在弧架兩端的支架上。整個(zhngg)弧架可以轉動，以對準緯度。與玻璃球同心的金屬槽，則是用以安放日照紙的，其半徑恰好等于玻璃球的焦距。 2、測量原理：聚焦式日照計是利用太陽光經(jīng)玻璃球聚焦后燒灼日照紙留下的焦痕來記錄日照時數(shù)的。第19頁/共33頁第十九頁，共34頁。由于一年中太陽位置的變動，日照計焦痕的位置也將上下變動。因此自記紙分為三種型式分別安放在金屬槽中上、中、下三槽內(nèi)： 下槽安放夏季日照紙（長弧形），凸邊向

11、上。從4月16日8月31日適用 中槽安放春秋季日照紙（直線形）從3月1日4月15日；9月1日10月15日適用 上槽安放冬季(dngj)日照紙（短弧形），凹邊向上。從10月16日次年2月底適用4.聚焦(jjio)式（康培司托克式）日照計第20頁/共33頁第二十頁，共34頁。 、使用 聚焦式日照計安置的地方，要求與暗筒式相同。如儀器安置正確，在晴朗無云的日子里，焦痕應該與日照紙中間的橫線完全平行，兩端呈尖形，距12時線一樣長，否則應檢查儀器的安裝情況。 聚焦式日照計同樣在每天日落后換紙。換紙時應使上午線位于西邊，12時線對準(du zhn)金屬槽中央的白線，并用穿針將紙固定。高緯度地區(qū)日照過長時用

12、極地型日照計，一天應換兩次紙，分別在中午與午夜進行。 記錄處理：根據(jù)換下的日照紙上的焦痕（不論燒灼程度如何，只要看得出是焦痕就算），計算逐時和全日的日照時數(shù)。4.聚焦(jjio)式（康培司托克式）日照計第21頁/共33頁第二十一頁，共34頁。 4、誤差來源 聚焦式日照計的誤差來源主要是日照紙的溫度和濕度特性及過燒效應。 5、儀器的維護 平時應注意保持玻璃球的清潔，如有灰塵可用鹿皮(l p)或軟布擦去，不能用粗布或麻布擦拭，以免磨損玻璃球。如果玻璃球上蒙有霜或霧淞等，應在日出前用軟布蘸酒精擦除。遇有降水時，應加罩保護，降水停止后即將罩取下。4.聚焦(jjio)式（康培司托克式）日照計第22頁/共

13、33頁第二十二頁，共34頁。5.日照(rzho)傳感器（1 1）直接輻射表觀測日照時數(shù)）直接輻射表觀測日照時數(shù)(r zho sh (r zho sh sh)sh)（2 2）用總輻射與散射輻射計算日照時數(shù)）用總輻射與散射輻射計算日照時數(shù)(r (r zho sh sh) zho sh sh) （3 3）雙金屬片日照傳感器）雙金屬片日照傳感器第23頁/共33頁第二十三頁，共34頁。（1 1）直接）直接(zhji)(zhji)輻射表觀測日照時數(shù)輻射表觀測日照時數(shù) 世界氣象組織把太陽直接輻照度大于120Wm-2定為日照閾值(算為有日照)。直射表每日自動跟蹤太陽輸出的信號(xnho)，自動測量系統(tǒng)把S12

14、0Wm-2的時間累加起來，作為每小時的日照時數(shù)與每天日照時數(shù)。 直接輻射表觀測日照時數(shù)誤差的主要來源有：傾斜效應、對溫度的依賴性、非線性、零點漂移、直接輻射表的等級。 利用直接輻射表觀測日照時數(shù)與儀器的跟蹤裝置是否準確關系極大。用全自動跟蹤裝置的直接輻射表觀測的日照時數(shù)最準，可以作為日照檢定標準。普通跟蹤裝置的直接輻射表跟蹤準確度較差，必須加強維護檢查，每天上下午至少要對光點一次，才能保證觀測記錄的準確性。 第24頁/共33頁第二十四頁，共34頁。 直接輻射表比別的輻射表多一個跟蹤裝置，直接輻射表比別的輻射表多一個跟蹤裝置，因此，出故障的機會較多。若直接輻射表跟蹤因此，出故障的機會較多。若直接

15、輻射表跟蹤出現(xiàn)故障，要及時換上備份儀器；當遇到兩個出現(xiàn)故障，要及時換上備份儀器；當遇到兩個直接輻射表都不能正常直接輻射表都不能正常(zhngchng)(zhngchng)工作的特工作的特殊情況時，只能通過觀測到的總輻射殊情況時，只能通過觀測到的總輻射EgEg和散射和散射輻射輻射EdEd以及當時的太陽高度角以及當時的太陽高度角HAHA，計算出水平，計算出水平面直接輻射面直接輻射SLSL、垂直面直接輻射、垂直面直接輻射S S ： SL=Eg-Ed SL=Eg-Ed S=SL/sinHA S=SL/sinHA 再根據(jù)計算出的直接輻射再根據(jù)計算出的直接輻射S120Wm-2S120Wm-2的的時間，累加

16、計算日照時數(shù)。這種方法只是臨時時間，累加計算日照時數(shù)。這種方法只是臨時性措施，不能長期使用。性措施，不能長期使用。（2 2）用總輻射與散射輻射計算）用總輻射與散射輻射計算(j sun)(j sun)日日照時數(shù)照時數(shù) 第25頁/共33頁第二十五頁，共34頁。（3 3）雙金屬片日照）雙金屬片日照(rzho)(rzho)傳感器傳感器 雙金屬片日照傳感器由置于聚丙烯圓雙金屬片日照傳感器由置于聚丙烯圓罩下，相互均勻隔開的六對雙金屬黑化元罩下，相互均勻隔開的六對雙金屬黑化元件構成。當照射在儀器上的直接輻射大于件構成。當照射在儀器上的直接輻射大于某預設閾值某預設閾值(120Wm-2)(120Wm-2)時，被

17、照射的時，被照射的那對雙金屬片外部黑色元件受熱高于內(nèi)側那對雙金屬片外部黑色元件受熱高于內(nèi)側背光處元件，形成接觸背光處元件，形成接觸(jich)(jich)閉合。接閉合。接觸觸(jich)(jich)閉合的瞬間和持續(xù)的時間被采閉合的瞬間和持續(xù)的時間被采集器記錄下來，就是有日照的記錄。集器記錄下來，就是有日照的記錄。 當直接輻射小于預定閾值當直接輻射小于預定閾值( (或光線變或光線變暗暗) )，落在白色基板上的散射光反射到內(nèi)，落在白色基板上的散射光反射到內(nèi)部元件下側，從而對內(nèi)部溫度進行補償，部元件下側，從而對內(nèi)部溫度進行補償，這時觸點斷開，記錄無日照。這時觸點斷開，記錄無日照。 第26頁/共33頁

18、第二十六頁，共34頁。（3 3）雙金屬片日照）雙金屬片日照(rzho)(rzho)傳感器傳感器 這種儀器通過聚丙烯罩頂部的風道螺紋管端底部的網(wǎng)孔來通風散熱。風道的外形使得在下雪時仍然能正常通風。 儀器安裝的地方條件、安裝要求與日照計相同。 使用時要注意保持聚丙烯圓罩的清潔。檢查儀器底部網(wǎng)屏和間隙(jin x)中是否有堵塞物以及聚丙烯罩和通風道是否損壞。檢查元件的黑色涂層是否褪色或剝落，線路是否斷開或者連接處腐蝕。 第27頁/共33頁第二十七頁，共34頁。（3 3）雙金屬片日照）雙金屬片日照(rzho)(rzho)傳感器傳感器 儀器的校準有二種方法 一種純技術調(diào)整，調(diào)整外部調(diào)節(jié)螺絲間隙，用隙片可

19、以輕輕地被元件對夾緊，形成間歇設定。對元件調(diào)節(jié)要在暗處進行，并保持溫度在15左右。 另一種對閾值精確調(diào)整，利用(lyng)太陽光源或室內(nèi)參考光源的標準進行調(diào)整。第28頁/共33頁第二十八頁，共34頁。四、氣象(qxing)應用 在地球上有代表性的地域，進行大范圍的，長期的和準確的太陽輻在地球上有代表性的地域，進行大范圍的，長期的和準確的太陽輻射與地球輻射觀測，并將這樣的地基檢測網(wǎng)絡同衛(wèi)星的輻射觀測結合起射與地球輻射觀測，并將這樣的地基檢測網(wǎng)絡同衛(wèi)星的輻射觀測結合起來，構成一個完整的系統(tǒng)：即地面測量為衛(wèi)星提供地表訂正，而空間觀來，構成一個完整的系統(tǒng)：即地面測量為衛(wèi)星提供地表訂正，而空間觀測完成全

20、球范圍的測量，并提供變率方面的信息。這既有助于確定全球測完成全球范圍的測量，并提供變率方面的信息。這既有助于確定全球氣候及其變化的能力吸收和傳輸機制。也有助于更加有效地和合理地為氣候及其變化的能力吸收和傳輸機制。也有助于更加有效地和合理地為了解太陽、地球表面和大氣間的輻射過程、能量轉換規(guī)律以及各輻射量了解太陽、地球表面和大氣間的輻射過程、能量轉換規(guī)律以及各輻射量的時空分布，研究大氣成分如懸浮微粒、水汽、臭氧等的分布和變化，的時空分布，研究大氣成分如懸浮微粒、水汽、臭氧等的分布和變化，滿足醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、建筑、工業(yè)和家庭等對太陽能技術和輻射資料的要求。滿足醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、建筑、工業(yè)和家庭等對太陽能技術和

21、輻射資料的要求。 輻射的分光譜測量可用來取得氣溶膠的光學厚度和大氣渾濁度，在輻射的分光譜測量可用來取得氣溶膠的光學厚度和大氣渾濁度，在農(nóng)業(yè)，生物，醫(yī)療衛(wèi)生方面有著廣泛的用途。農(nóng)業(yè)，生物，醫(yī)療衛(wèi)生方面有著廣泛的用途。 日照時數(shù)資料的主要用途是表征當?shù)氐臍夂蚝兔枋鲞^去的天氣狀況。日照時數(shù)資料的主要用途是表征當?shù)氐臍夂蚝兔枋鲞^去的天氣狀況?？梢哉J為日照時數(shù)較長的地區(qū)可以認為日照時數(shù)較長的地區(qū)(dq)(dq)有強烈的太陽光，使人可以保持良有強烈的太陽光，使人可以保持良好狀態(tài)的心理效應；如果沒有太陽能的數(shù)據(jù)，每日的日照時數(shù)的變化趨好狀態(tài)的心理效應；如果沒有太陽能的數(shù)據(jù)，每日的日照時數(shù)的變化趨勢，對農(nóng)業(yè)是

22、有著很大用途的。勢，對農(nóng)業(yè)是有著很大用途的。 第29頁/共33頁第二十九頁，共34頁。五、復五、復 習習 思思 考考 題題1、輻射(fsh)觀測主要有哪些項目？有哪些主要儀器？它們的感應原理有何不同？2、直接輻射(fsh)與散射輻射(fsh)有何區(qū)別?3、用儀器測量太陽直接輻射(fsh)時，會對測量帶來什么影響？4、Angstrom絕對日射表為什么是補償式的絕對日射表？5、什么是相對輻射(fsh)儀器的換算因子？6、什么是日照時數(shù)？第30頁/共33頁第三十頁，共34頁。五、復五、復 習習 思思 考考 題題7、暗筒式日照計的感光(gn gung)跡線受哪些因素的影響？有何特點？8、試述暗筒式日照

23、計的作用原理。9、試述聚焦式日照計的作用原理。10、如果暗筒式日照計安置時東西不水平或南北線沒有對準，感光(gn gung)跡線會如何？11、試比較暗筒式日照計和聚焦式日照計的優(yōu)缺點.第31頁/共33頁第三十一頁，共34頁。第32頁/共33頁第三十二頁，共34頁。謝謝您的觀看(gunkn)！第33頁/共33頁第三十三頁，共34頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結三、日照時數(shù)的觀測。1.感光法：利用陽光使涂有感光藥劑的日照紙上留下感光痕跡線，來計算日照時數(shù)。儀器底座上有一水準器，用以調(diào)整儀器的水平。3、8時和16時最長。儀器安裝的地方條件、安裝。對元件調(diào)節(jié)要在暗處進行，并保持溫度在15左右。另一種對閾值精確調(diào)整，利用太陽光源或室內(nèi)參考(cnko)光源的標準進行調(diào)整。3、用儀器測量太陽直接輻射時，會對測量帶來什么影響。謝謝您的觀看第三十四頁，共34頁。