輻射與日照時數(shù)的觀測課件

輻射和日照時數(shù)的觀測輻射和日照時數(shù)的觀測11概述輻射是以電磁波形式傳遞能量的一種方式；太陽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；1概述輻射是以電磁波形式傳遞能量的一種方式；2太陽輻射：99.9%的能量集中在0.2~10um。其中太陽光譜在0.29~3um占97％，稱為短波輻射。紫外輻射：波長小于0.4um可見光輻射：0.4~0.76um紅外輻射：波長大于0.76um地球輻射：是地表、大氣、氣溶膠、云層所發(fā)射的長波輻射。3~100um。太陽輻射：99.9%的能量集中在0.2~10um。其中太陽3地氣系統(tǒng)的輻射平衡地氣系統(tǒng)的輻射平衡4輻射的觀測一級站：散射輻射、直接輻射、總輻射、凈全輻射、反射輻射二級站：總輻射、凈全輻射三級站：總輻射輻射的觀測一級站：5輻射與日照時數(shù)的觀測課件62基本概念與單位輻射測量單位：輻照度：在單位時間，投射到單位面積上的輻射能，即觀測到的瞬時值。W/M2

曝輻量：指一段時間（一天）輻照度的總量或累積量，單位為MJ/M22基本概念與單位輻射測量單位：7氣象輻射量：太陽短波輻射：垂直于太陽入射光的直接輻射Ｓ：包括來自太陽面的直接輻射和太陽周圍一個非常狹窄的環(huán)形天空輻射，可用直接輻射表測量短波散射輻射：太陽輻射經(jīng)過大氣散射或云的散射，從天空２π立體角以短波形式向下到達地面的那部分輻射。氣象輻射量：8太陽短波輻射：總輻射：水平面上，天空２π立體角所接收的太陽直接輻射和短波散射輻射之和。短波反射輻射：總輻射到達地面后被下墊面向上反射的那部分短波輻射。太陽短波輻射：9地球長波輻射：大氣長波輻射：大氣以長波形式向下發(fā)射的那部分輻射地面長波輻射：地球表面以長波形式向上發(fā)射的輻射地球長波輻射：10全輻射：短波輻射與長波輻射之和凈全輻射：太陽與大氣向下發(fā)射全輻射和地面向上發(fā)射的全輻射之差值。全輻射：短波輻射與長波輻射之和113輻射傳感器使用的輻射傳感器一般都為熱電型，傳感器由感應面和熱電堆組成。3輻射傳感器使用的輻射傳感器一般都為熱電型，傳感器由感應面12結構：感應面：薄金屬片，涂上吸收率高、光譜響應好的無光黑漆。熱電堆：緊貼感應面，工作端位于感應面下部，參考端位于隱蔽處。原理：當感應面吸收輻射能而增熱時，使下部的熱電堆兩端形成溫度差，熱電堆產(chǎn)生電動勢。當輻照度E越強，熱電堆兩端的溫差就越大，輸出的電動勢V也就越大，他們的關系基本是線性的。Ｖ＝ＫＥ結構：134短波總輻射的測量Eppley型短波總輻射表。4短波總輻射的測量Eppley型短波總輻射表。14短波總輻射:水平面上，天空２π立體角所接收的太陽直接輻射和短波散射輻射之和。用總輻射表測量。感應件：由感應面（圓形或方形）和熱電堆組成（康銅和康銅鍍銅），感應面朝上。玻璃罩：雙層石英玻璃附件：包括機體、干燥器、白色擋板、底座、水準器、接線柱短波總輻射:水平面上，天空２π立體角所接收的太陽直接輻射和短15ApogeeSilicon-cellPhotodiodePyranometersApogeeSilicon-cellPhotodiode16儀器的使用和維護日出前把金屬蓋打開，日落后停止觀測并加蓋每日上下午各一次對總輻射表進行檢查和維護儀器的使用和維護日出前把金屬蓋打開，日落后停止觀測并加蓋175凈全輻射的測量凈全輻射：太陽與大氣向下發(fā)射全輻射和地面向上發(fā)射的全輻射之差值。凈全輻射用凈全輻射表測量。感應件：由涂黑感應面和熱電堆組成，有上下兩個感應面。熱電堆與上下兩個感應面相貼。聚乙烯薄膜罩：防止風的影響和保護感應面附件：表桿、干燥器、底板、上下水準器、調(diào)節(jié)螺旋、接線柱、橡皮球。5凈全輻射的測量凈全輻射：太陽與大氣向下發(fā)射全輻射和地面18FNP-1新型凈輻射表FNP-1新型凈輻射表19CNR1NetRadiometerNRLite2isdesignedforroutinemeasurementofnetradiationCNR2CNR4CNR1NetRadiometerNRLite2i20儀器的使用和維護不僅白天觀測、夜間也要觀測上午、下午、夜間各檢查一次儀器的使用和維護不僅白天觀測、夜間也要觀測216太陽直接輻射的測定直接輻射Ｓ：包括來自太陽面的直接輻射和太陽周圍一個非常狹窄的環(huán)形天空輻射測量直接輻射使用的是直接輻射表，或稱直接日射強度表，分為絕對和相對日射表。6太陽直接輻射的測定直接輻射Ｓ：包括來自太陽面的直接輻射和22直接輻射表進光筒：一金屬圓筒，筒口有石英玻璃。瞄準器：為對準太陽，進光孔兩端分別固定兩個金屬圓環(huán)感應件：由感應面和熱電堆組成，安裝在光筒的后面，感應面垂直于太陽。跟蹤架：使進光筒自動準確的跟蹤太陽。直接輻射表231)埃斯川姆補償式絕對日射表由埃斯川姆1893年設計，現(xiàn)在用作二級標準。進光筒內(nèi)有兩塊接收系數(shù)近似1的黑色錳銅片。觀測時，圓筒正對太陽，使一塊錳銅片受日光照射而增熱，不受照射的錳銅片通過電流加熱，調(diào)節(jié)加熱電流直到兩塊錳銅片溫度相等，加熱電流平方與輻射強度成正比。Knut?ngstr?m(1857-1910)1)埃斯川姆補償式絕對日射表由埃斯川姆1893年設計，現(xiàn)在24利用對光器對準太陽，打開蓋子，遮光屏居于中間位置，將兩塊感應片預熱。校準儀器零點。讀取兩片同時接受太陽輻射和同時遮蔽時檢流計讀數(shù)，其平均值即為檢流計零點。將遮光屏轉向一片，被遮蔽的錳銅片加熱，另一塊暴露的錳銅片接受太陽輻射。調(diào)整電阻r，使檢流計處于零點，讀取加熱電流數(shù)值。為避免兩銅片不對稱的影響，必須將遮光屏移向另一邊，重復3.，使電流加熱和接受太陽輻射的遮光板剛好對換，再讀一次加熱電流值。儀器觀測步驟利用對光器對準太陽，打開蓋子，遮光屏居于中間位置，將兩塊感應252）相對日射表感應部分是一塊熏黑的薄銀片，銀片背后貼有熱電偶堆。觀測時，接通引線與檢流計，對準太陽，讀取遮擋（N0）和未遮擋（N）時的檢流計讀數(shù)，則得到太陽直接輻射強度pyrheliometer:(1)protectioncap,(2)windowwithheater,(3)sight,(5)sensor,(7)humidityindicator,(10)cableforheater.2）相對日射表感應部分是一塊熏黑的薄銀片，銀片背后貼有熱26氣象站常用直接日射表TBS-2-2型自動跟蹤直接輻射表DFY3型直接輻射表氣象站常用直接日射表TBS-2-2型自動跟蹤直接輻射表DFY27輻射與日照時數(shù)的觀測課件28太陽直接輻射的分波段測量分波段測量的目的：可用來確定大氣渾濁度和氣溶膠的光學厚度，在農(nóng)業(yè)、生物、醫(yī)療衛(wèi)生方面有著廣泛的應用。包括:寬波段直接輻射測量和太陽光度測量兩種類型。太陽直接輻射的分波段測量分波段測量的目的：可用來確定大氣渾濁29寬波段直接輻射測量在直接輻射表露光孔的開口處加上寬波段濾光片，用來選擇所關注的光譜帶。寬波段直接輻射測量在直接輻射表露光孔的開口處加上寬波段濾光片30太陽光度測量太陽光度計：由一窄帶干涉濾光片和一個硅光二極管制造的檢測器組成。CE318自動跟蹤太陽光度計，由法國CIMEL公司制造，目前應用最為廣泛。太陽光度測量太陽光度計：由一窄帶干涉濾光片和一個硅光二極管制317散射輻射的觀測短波散射輻射：太陽輻射經(jīng)過大氣散射或云的散射，從天空２π立體角以短波形式向下到達地面的那部分輻射。由散射輻射表觀測：將總輻射中太陽直射部分遮蔽后即得?？傒椛浔碚诠猸h(huán)：６５mm，直徑４００mm。遮去直射輻射，儀器能測到天空散射輻射；根據(jù)當?shù)鼐暥群腿掌?，適當調(diào)節(jié)它的傾角，在一天任何時刻都能遮住太陽的直接輻射。7散射輻射的觀測短波散射輻射：太陽輻射經(jīng)過大氣散射或云的32天空輻射表（散射輻射表）天空輻射表（散射輻射表）33輻射與日照時數(shù)的觀測課件348反射輻射的測量短波反射輻射：總輻射到達地面后被下墊面向上反射的那部分短波輻射。用總輻射表感應面朝下8反射輻射的測量短波反射輻射：總輻射到達地面后被下墊面向35反射輻射表Kipp&ZonenCMA6Albedometer反射輻射表Kipp&ZonenCMA6Albedo369長波輻射的觀測長波輻射表：感應件：黑體感應面與熱電堆玻璃罩：鍍上硅單晶，保證３um以下的短波輻射不到達感應面。9長波輻射的觀測長波輻射表：37輻射與日照時數(shù)的觀測課件38輻射與日照時數(shù)的觀測課件3910日照時數(shù)的觀測日照時數(shù)：定義為太陽直接輻射輻照度達到或超過120W/m-2的各段時間的總和，以小時為單位，取一位小數(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。可照時數(shù)：只在無任何遮蔽件下，太陽從某地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。日照百分比=(日照時數(shù)/可照時數(shù))×100%10日照時數(shù)的觀測日照時數(shù)：定義為太陽直接輻射輻照度達到或40測量日照時數(shù)的主要方法燒痕法：由燒痕讀出日照時數(shù)直接輻射測量法：>120W/m-2測量日照時數(shù)的主要方法燒痕法：由燒痕讀出日照時數(shù)41暗筒式日照計累計感光線的長度來計算日照時數(shù)暗筒式日照計累計感光線的長度來計算日照時數(shù)42康培司托克日照計燒痕法康培司托克日照計燒痕法43SunshineDurationSensorSD-8，MPSCSD3，Kipp&ZonenSunshineDurationSensorCSD3，44復習思考題各種輻射表的測量原理。日照時數(shù)的測量儀器及原理？簡述熱電型傳感器的基本原理？氣象輻射能的測量項目有那些？復習思考題各種輻射表的測量原理。45輻射和日照時數(shù)的觀測輻射和日照時數(shù)的觀測461概述輻射是以電磁波形式傳遞能量的一種方式；太陽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；1概述輻射是以電磁波形式傳遞能量的一種方式；47太陽輻射：99.9%的能量集中在0.2~10um。其中太陽光譜在0.29~3um占97％，稱為短波輻射。紫外輻射：波長小于0.4um可見光輻射：0.4~0.76um紅外輻射：波長大于0.76um地球輻射：是地表、大氣、氣溶膠、云層所發(fā)射的長波輻射。3~100um。太陽輻射：99.9%的能量集中在0.2~10um。其中太陽48地氣系統(tǒng)的輻射平衡地氣系統(tǒng)的輻射平衡49輻射的觀測一級站：散射輻射、直接輻射、總輻射、凈全輻射、反射輻射二級站：總輻射、凈全輻射三級站：總輻射輻射的觀測一級站：50輻射與日照時數(shù)的觀測課件512基本概念與單位輻射測量單位：輻照度：在單位時間，投射到單位面積上的輻射能，即觀測到的瞬時值。W/M2

曝輻量：指一段時間（一天）輻照度的總量或累積量，單位為MJ/M22基本概念與單位輻射測量單位：52氣象輻射量：太陽短波輻射：垂直于太陽入射光的直接輻射Ｓ：包括來自太陽面的直接輻射和太陽周圍一個非常狹窄的環(huán)形天空輻射，可用直接輻射表測量短波散射輻射：太陽輻射經(jīng)過大氣散射或云的散射，從天空２π立體角以短波形式向下到達地面的那部分輻射。氣象輻射量：53太陽短波輻射：總輻射：水平面上，天空２π立體角所接收的太陽直接輻射和短波散射輻射之和。短波反射輻射：總輻射到達地面后被下墊面向上反射的那部分短波輻射。太陽短波輻射：54地球長波輻射：大氣長波輻射：大氣以長波形式向下發(fā)射的那部分輻射地面長波輻射：地球表面以長波形式向上發(fā)射的輻射地球長波輻射：55全輻射：短波輻射與長波輻射之和凈全輻射：太陽與大氣向下發(fā)射全輻射和地面向上發(fā)射的全輻射之差值。全輻射：短波輻射與長波輻射之和563輻射傳感器使用的輻射傳感器一般都為熱電型，傳感器由感應面和熱電堆組成。3輻射傳感器使用的輻射傳感器一般都為熱電型，傳感器由感應面57結構：感應面：薄金屬片，涂上吸收率高、光譜響應好的無光黑漆。熱電堆：緊貼感應面，工作端位于感應面下部，參考端位于隱蔽處。原理：當感應面吸收輻射能而增熱時，使下部的熱電堆兩端形成溫度差，熱電堆產(chǎn)生電動勢。當輻照度E越強，熱電堆兩端的溫差就越大，輸出的電動勢V也就越大，他們的關系基本是線性的。Ｖ＝ＫＥ結構：584短波總輻射的測量Eppley型短波總輻射表。4短波總輻射的測量Eppley型短波總輻射表。59短波總輻射:水平面上，天空２π立體角所接收的太陽直接輻射和短波散射輻射之和。用總輻射表測量。感應件：由感應面（圓形或方形）和熱電堆組成（康銅和康銅鍍銅），感應面朝上。玻璃罩：雙層石英玻璃附件：包括機體、干燥器、白色擋板、底座、水準器、接線柱短波總輻射:水平面上，天空２π立體角所接收的太陽直接輻射和短60ApogeeSilicon-cellPhotodiodePyranometersApogeeSilicon-cellPhotodiode61儀器的使用和維護日出前把金屬蓋打開，日落后停止觀測并加蓋每日上下午各一次對總輻射表進行檢查和維護儀器的使用和維護日出前把金屬蓋打開，日落后停止觀測并加蓋625凈全輻射的測量凈全輻射：太陽與大氣向下發(fā)射全輻射和地面向上發(fā)射的全輻射之差值。凈全輻射用凈全輻射表測量。感應件：由涂黑感應面和熱電堆組成，有上下兩個感應面。熱電堆與上下兩個感應面相貼。聚乙烯薄膜罩：防止風的影響和保護感應面附件：表桿、干燥器、底板、上下水準器、調(diào)節(jié)螺旋、接線柱、橡皮球。5凈全輻射的測量凈全輻射：太陽與大氣向下發(fā)射全輻射和地面63FNP-1新型凈輻射表FNP-1新型凈輻射表64CNR1NetRadiometerNRLite2isdesignedforroutinemeasurementofnetradiationCNR2CNR4CNR1NetRadiometerNRLite2i65儀器的使用和維護不僅白天觀測、夜間也要觀測上午、下午、夜間各檢查一次儀器的使用和維護不僅白天觀測、夜間也要觀測666太陽直接輻射的測定直接輻射Ｓ：包括來自太陽面的直接輻射和太陽周圍一個非常狹窄的環(huán)形天空輻射測量直接輻射使用的是直接輻射表，或稱直接日射強度表，分為絕對和相對日射表。6太陽直接輻射的測定直接輻射Ｓ：包括來自太陽面的直接輻射和67直接輻射表進光筒：一金屬圓筒，筒口有石英玻璃。瞄準器：為對準太陽，進光孔兩端分別固定兩個金屬圓環(huán)感應件：由感應面和熱電堆組成，安裝在光筒的后面，感應面垂直于太陽。跟蹤架：使進光筒自動準確的跟蹤太陽。直接輻射表681)埃斯川姆補償式絕對日射表由埃斯川姆1893年設計，現(xiàn)在用作二級標準。進光筒內(nèi)有兩塊接收系數(shù)近似1的黑色錳銅片。觀測時，圓筒正對太陽，使一塊錳銅片受日光照射而增熱，不受照射的錳銅片通過電流加熱，調(diào)節(jié)加熱電流直到兩塊錳銅片溫度相等，加熱電流平方與輻射強度成正比。Knut?ngstr?m(1857-1910)1)埃斯川姆補償式絕對日射表由埃斯川姆1893年設計，現(xiàn)在69利用對光器對準太陽，打開蓋子，遮光屏居于中間位置，將兩塊感應片預熱。校準儀器零點。讀取兩片同時接受太陽輻射和同時遮蔽時檢流計讀數(shù)，其平均值即為檢流計零點。將遮光屏轉向一片，被遮蔽的錳銅片加熱，另一塊暴露的錳銅片接受太陽輻射。調(diào)整電阻r，使檢流計處于零點，讀取加熱電流數(shù)值。為避免兩銅片不對稱的影響，必須將遮光屏移向另一邊，重復3.，使電流加熱和接受太陽輻射的遮光板剛好對換，再讀一次加熱電流值。儀器觀測步驟利用對光器對準太陽，打開蓋子，遮光屏居于中間位置，將兩塊感應702）相對日射表感應部分是一塊熏黑的薄銀片，銀片背后貼有熱電偶堆。觀測時，接通引線與檢流計，對準太陽，讀取遮擋（N0）和未遮擋（N）時的檢流計讀數(shù)，則得到太陽直接輻射強度pyrheliometer:(1)protectioncap,(2)windowwithheater,(3)sight,(5)sensor,(7)humidityindicator,(10)cableforheater.2）相對日射表感應部分是一塊熏黑的薄銀片，銀片背后貼有熱71氣象站常用直接日射表TBS-2-2型自動跟蹤直接輻射表DFY3型直接輻射表氣象站常用直接日射表TBS-2-2型自動跟蹤直接輻射表DFY72輻射與日照時數(shù)的觀測課件73太陽直接輻射的分波段測量分波段測量的目的：可用來確定大氣渾濁度和氣溶膠的光學厚度，在農(nóng)業(yè)、生物、醫(yī)療衛(wèi)生方面有著廣泛的應用。包括:寬波段直接輻射測量和太陽光度測量兩種類型。太陽直接輻射的分波段測量分波段測量的目的：可用來確定大氣渾濁74寬波段直接輻射測量在直接輻射表露光孔的開口處加上寬波段濾光片，用來選擇所關注的光譜帶。寬波段直接輻射測量在直接輻射表露光孔的開口處加上寬波段濾光片75太陽光度測量太陽光度計：由一窄帶干涉濾光片和一個硅光二極管制造的檢測器組成。CE318自動跟蹤太陽光度計，由法國CIMEL公司制造，目前應用最為廣泛。太陽光度測量太陽光度計：由一窄帶干涉濾光片和一個硅光二極管制767散射輻射的觀測短波散射輻射：太陽輻射經(jīng)過大氣散射或云的散射，從天空２π立體角以短波形式向下到達地面的那部分輻射。由散射輻射表觀測：將總輻射中太陽直射部分遮蔽后即得?？傒椛浔碚诠猸h(huán)：６５mm，直徑４００mm。遮去直射輻射，儀器能測到天空散射輻射；根據(jù)當?shù)鼐暥群腿掌冢m當調(diào)節(jié)它的傾角，在一天任何時刻都能遮住太陽的直接輻射。7散射輻射的觀測短波散射輻射：太陽輻射經(jīng)