太阳辐射测量和国际日射强度标尺

太阳辐射测量仪器,根据其测得数值的单位可分为绝对的和相对的两大类别。所谓绝对日射仪器系指通过观测即可直接获得以卡/厘米~2·分为单位的日射强度值;而相对日射仪器则是需要通过换算系数将所测得的数值,例如电流、电压或其他单位换算成卡/厘米~2·分的仪器。也就是说相对仪器需要通过直接或间接地同绝对仪器的比较、标定,才能给出具体数值。 一、绝对日射仪器     

CE318型太阳光度计标定方法初探

初步探索了CE318型太阳光度计的室内和野外标定方法, 并对两种方法的标定结果进行对比。基于积分球辐射源的辐亮度标定方法, 对CE318型太阳光度计不同波段天空散射辐射通道进行标定实验; 分别采用Langley标定法和标准仪器相对标定方法, 对CE318型太阳光度计的不同波段太阳直接辐射通道进行了标定实验。实验结果显示:天空散射辐射通道的标定结果在670 nm, 870 nm和1020 nm波段与仪器出厂时给定的标定结果偏差不超过6%, 而440 nm波段处得到的标定结果要高于出厂时给定的结果, 偏离幅度约18.9%。太阳直接辐射各通道的标定结果普遍大于出厂时给定的结果, 说明滤光片老化较为严重, 需要进行更换, 以保证观测精度。由于标准仪器相对标定方法对太阳直接辐射通道的标定结果明显优于Langley法, 因此利用标准仪器相对标定方法对中国气象局太阳光度计站网仪器进行定期标定更能够保证仪器观测数据的准确性。     

中国西部干旱地区太阳直接辐射通量密度与大气质量的关系

本文根据中国西部干旱地区大气物理状态(大气可降水量和大气浑浊度)的变化范围,利用太阳直接辐射通量密度的理论计算公式,计算了各种大气透明系数状况下的太阳直接辐射通量密度。计算结果表明,大气质量m=2时的透明系数P_2和m相同时,由于水汽和气溶胶的含量配置不同而引起太阳直接辐射通量密度的差异,在辐射日变程的主要时段(m=1-3)内并不大。于是得到各种透明系数P_2状况下太阳直接辐射通量密度随大气质量变化的平均关系。不同海拔高度比较,当透明系数P_2相同时,各自的大气物理状态虽然不同,但m相同时的太阳直接辐射通量密度基本相同。现有的表征太阳直接辐射通量密度值和大气质量联系的关系式都不能很好地描述计算结果。根据太阳直接辐射通量密度随大气质量变化的特性,我们提出了新的关系式。最后,整理了不同拔海高度和不同地理景观的四个日射站(西藏那曲、青海格尔木、甘肃敦煌和民勤)的多年观测资料。经验计算结果与观测值比较,一致性良好。     

太阳能资源观测仪器（总日射表）性能测试方法

为了保证观测数据的准确性,必须建立全面的辐射表性能指标检测体系,对辐射仪器的性能指标进行测试.依据世界气象组织(WMO)和ISO 9060的相关规定,在总日射表检定规程的基础上,试验和研究总日射表的零偏移、分辨率、方向响应、非线性误差等性能指标.光电型总日射表与光热型总日射表相比有明显的光谱选择性,在光谱范围、响应时间、测量原理、结构材料等方面均存在不同,因此二者的测量方法也存在差异.在非线性测试中,双光源叠加法被用以取代传统的太阳模拟器法.研究表明,选择总日射表的方向响应误差来指定仪表在各方向上的性能以及规范总日射表的分类,比用余弦响应误差和方位响应误差有更多的优点.     

总日射表热偏移订正方法研究进展

准确的太阳总辐射测量对于校准卫星观测数据、验证辐射传输模式以及研究气候变化、定量评估太阳能资源是非常重要的。由于大部分总日射表采用热电堆原理制成,环境热噪声不可避免地影响了总日射表的测量精度,造成"热偏移"误差。近年来随着气候变化研究的深入开展,对于地面观测辐射的精度要求越来越高,有关总日射表热偏移物理机制及其订正方法的研究引起了国内外诸多学者的关注。该文综述了国内外有关研究进展:①总日射表热偏移的提出;②总日射表热偏移特征及其物理机制;③总日射表热偏移订正方法。并对存在的问题进行适当的评述,从而为我国的国产总辐射表热偏移物理机制及其订正方法的研究工作提供一定的参考和启示。     

用订正公式改进遮光环法测太阳漫射辐射

1.引言太阳漫射辐射D定义为水平面上的总辐射G与太阳直接辐射I之差: D=G-I·sinγ (1) 其中γ为太阳高度角。因此,为了确定D,可以测出G和I,或者遮蔽住I后测定剩余的总辐射G(=D)。这两种方法都需要一个跟踪太阳的测量系统;前一种方法中,要对直接日射强度表,后一种方法中,要对遮光盘应用     

PSP总日射表灵敏度系数的热偏移订正方法

PSP总日射表在我国一直作为标准总日射表和质量优良的辐射仪器在使用,2006年以前还曾作为国家散射标准,在太阳辐射量值传递中测量标准散射辐射,通过成分和法计算标准总日射辐照度。总日射表的校准在晴天条件下进行,此时天空无云,由于热偏移为负值,导致对短波灵敏度系数被低估。2011年10月14日—11月15日在北京密云上甸子大气本底站进行了对比观测试验,通过对不同总日射表热偏移订正方法的试验与研究,进行了5种热偏移订正方法的比较。通过订正,在用于室外成分和法校准时,PSP表的灵敏度系数的准确度可提高1%,进而提高总辐射的测量准确度。     

南极中山站太阳紫外辐射测值比较

比较分析了2017年南极中山站3种仪器测量地面太阳紫外B（UVB）波段和紫外A（UVA）波段的辐照度。以Brewer光谱仪测值为参考,国产宽波段FSUVB日射表在UVB（波段280~315 nm）的辐照度相对误差为（55±75）%,误差随大气臭氧总量的增加呈上升趋势,但在南极“臭氧洞”期间偏低。Yankee UVB宽波段日射表在UVB（波段280~320 nm）的辐照度相对误差为（-31±22）%;国产宽波段FSUVA日射表在UVA（波段315~400 nm）的辐照度相对误差为（23±5.9）%。太阳天顶角低于80°的晴天以Tropospheric Ultraviolet Visible（TUV）辐射模式计算结果为参考时,FSUVB,Yankee UVB和FSUVA辐照度的平均相对误差分别为（30±37）%,（-22±19）%和（27±6.4）%,而Brewer相对误差未超过3.5%。国产宽波段UV日射表测值偏高,反映出波长较长的杂散光对太阳辐照度测值影响明显。     

太阳直接辐射的分光测量

利用热电式相对日射表和八种有色玻璃滤光片,于1975—1978年先后在我国七个地区(共十个测点)进行了太阳分光辐射的测量,获得了2698组资料。根据这些资料,分析了太阳高度、季节、地理纬度和海拔高度以及气溶胶和水汽等大气成份对各波段的太阳分光辐射的影响。最后,用大气质量、浑浊度系数和地面绝对湿度三个物理量作参数,以表格的形式列出了各波段分光辐射的相对通量值。     

关于太阳常数及其最新数值

确定地球从太阳获得的辐射能量问题,是日射测定中的基本问题。而其中太阳常数又是地面辐射到达量多种计算的基础数据。所谓太阳常数,是指订正到日地平均距离处的大气上界太阳辐射光谱辐照度的总和。掌握精确的太阳常数,对于地球物理学、气候学有着重要的意义,太阳常数及其光谱分布是确定太阳辐射在大气中的衰减和研究大气吸收因子(例如臭     

辐射仪器的日常维护及常见故障的分析

辐射记录仪器及辐射表是精密的日射测量仪器。在日常观测中 ,常出现下列问题 ,若不及时解决会影响测量精度 ,甚至可能损坏机器。下面是在工作实践中遇到的几个问题 ,并提出解决的办法 ,供同行参考。1　辐射仪器的维护　　 ( 1 )经常检查各辐射表有无松动现象 ,密封圈松动有无漏     

关于现行日射观测中的误差

热电式辐射仪器通过电表所显示出来的数值,不仅与辐射强度本身有关,而且也与环境温度有密切关系。这会给观测结果带来一系统性误差,其量值在“热电式相对日射表温度效应的测量”(以下简称“测量”,见本刊1978年第2期)一文中已经给出,这确实     

我国省级太阳总辐射测量标准量值传递的不确定度分析和评估

通过对世界辐射基准传递到我国省级工作级标准总辐射表的不确定度进行分析和评估,确定了量值传递过程中不确定度来源主要包括测量重复性、输出电压值、太阳入射角变化、热偏移以及标准器等引入的不确定度,得出我国省级工作级标准总辐射表校准结果的不确定度为0.6%。我国采用"成分和"法对省级太阳总辐射标准量值进行传递,其标准器引入的不确定度系标准直接辐射表(0.3%)和标准散射辐射表(1.0%)的合成,标准器引入的不确定度所占比例达90%以上,因此提高标准直接辐射和标准散射辐射的测量确定度是减小量值传递不确定度的关键。此外太阳辐射量值传递的准确性受天气条件的影响较大,选择天气稳定,大气透明度高的天气以及太阳高度角大于30°的时段;增加测量次数以减小测量数据的分散性,降低重复性测量引入的不确定度;对被校准总辐射表进行通风,以减小热偏移的影响;保证仪器安装水平以及准确跟踪遮光,可以进一步减小量值传递的不确定度,提高我国短波辐射的测量水平。     

冬季不同天空状况下三种日照测量仪器比较

利用林芝国家基准站冬季(2018年12月—2019年2月),CHP1型太阳直接辐射传感器、DFC2型光电式数字日照计、暗筒式日照计3种仪器,在不同天空状况下的测量值,分类进行对比分析。结果表明:3种仪器测量值对比绝对偏差和相对偏差,直接辐射传感器测量值在阴云、多云、晴天比暗筒式日照计低。从大到小的顺序为晴天阴云多云。DFC2型光电式数字日照计仅"晴天"测量值比暗筒式日照计高,其余则低。从大到小顺序为晴天多云阴云;3种仪器测量值可以相互替代,取消人工观测仪器后,日照资料可以合并使用。     

华北平原光合有效辐射的气候学计算方法

通过北京、烟台、郑州、济南等地生长李内对总日射(Q)和光合有效辐射(Q_(PAR))的连续自动记录,发现Q_(PAR)/Q值是比较稳定的,季节和云量对其影响不大。而太阳高度角较低时此值的变化,主要由仪器的余弦响应所引起。以目前总日射表的制造水准尚无法解决余弦响应的干扰问题。通过对实测资料的分析,得到了适合我国华北平原地区的计算公式为Q_(PAR)=0.42Q。过去国外的计算结果系统偏高,本结果与国内外最新研究成果相一致。     

太阳辐射经验系数插值方法的比较

利用江苏省南京、吕泗、淮安3个日射站以及周边省市共10个日射站逐月日照百分率资料和太阳总辐射资料,利用最小二乘法拟合经验系数a、b,并利用除南京、吕泗2个日射站以外的8个日射站的经验系数a、b,采用多种插值方法计算江苏省70个站的经验系数a、b,并据此求出70个站点逐月太阳总辐射值并分析其分布特征。结果表明：采用反距离权重插值法得到的经验系数a、b,误差最小。结论可为求解江苏省各地太阳总辐射提供科学参考。     

从云天变化分析辐射记录是否正常

目前 ,我国一级辐射站测量、记录的直接辐射为垂直于太阳入射光的直接辐射 ;散射辐射是太阳辐射经过大气散射或云的反射 ,从天空 2π立体角以短波形式向下到达地面的辐射 ;总辐射是太阳直接辐射和天空散射辐射到达水平面的总量。因此 ,一般情况下 ,总辐射≤散射辐射 +直接辐射 ,这是由于垂直于太阳入射光的直接辐射比水平面上的直接辐射大的缘故 ,太阳高度角小时更明显。但有时也会出现总辐射 >散射辐射 +直接辐射的情况。这一情况一是由仪器故障引起 ,如直表跟踪不良等 ;二是由下列云天气变化引起 :天空有积状云或波状云时 ,如淡积云、碎积…     

太阳辐射经验系数插值方法的比较

利用江苏省南京、吕泗、淮安3个日射站以及周边省市共10个日射站的逐月日照百分率资料和太阳总辐射资料,利用最小二乘法拟合经验系数a、b,并利用除南京、吕泗2个日射站以外的8个日射站的经验系数a、b,采用多种插值方法计算全省70个站的经验系数a、b,并据此求出70个站点逐月太阳总辐射值并分析其分布特征。结果表明： 采用反距离权重插值法得到的经验系数a、b,误差最小。结论可为求解江苏省各地太阳总辐射提供科学参考。     

求当天太阳的视赤纬和时差

为了提高天气雷达回波位置的测量精度,每年至少需对雷达天线进行一次电轴标定。到目前为止,利用太阳轨迹法进行电轴标定的精度最高。但是决定太阳轨迹的两个重要参数:当天历书时零时的太阳视赤纬和时差只能在当年的《天文年历》中才能查到,无法用公式直接求出。这给我们每年的电轴标定带来不少困难。就此本文利用文献的修正值之间的相对关系,提出一种新的计算方法来求出当天太阳的视赤纬和时差。其精度足够满足对雷达天线电轴标定的要求。     

太阳辐射测量标准的重要变动

任何计量都需要有标准,而且标准本身必须准确。因此,太阳辐身测量的标准随着探测设备的逐步精良而几经改进。从1956年国际日射强度表标尺(以IPS-1956表示)过渡到世界辐射测量基准(以WRR表示),就是一个重要的变动。 1905年在奥地利因斯布鲁克召开的国际气象会议