輻射觀測(cè)系統(tǒng)

更新時(shí)間：2021-11-23

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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)量分為太陽輻射測(cè)量和地球輻射的測(cè)量。

以下是太陽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

太陽不斷向地球大氣及地面發(fā)射電磁波。大約99％的太陽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輻射的強(qiáng)度約為1370W/m2。該值被稱為太陽輻射常數(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，測(cè)量S、Ed↓必須采用太陽自動(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。