輻射觀測系統(tǒng)

更新時間：2021-11-23

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對輻射的收支的長期測量對研究天氣和氣象學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制。這樣的地基監(jiān)測網(wǎng)絡和衛(wèi)星的輻射觀測結(jié)合起來構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，為地面修正，從而確保的觀測提供長期有效的數(shù)據(jù)；同時對家庭和工業(yè)太陽能技術(shù)的發(fā)展提供直接依據(jù)。對于農(nóng)業(yè)氣象學和生態(tài)學研究，輻射的收支對于蒸發(fā)、植物的蒸騰，水的循環(huán)研究具有及其重要的價值。

輻射的測量分為太陽輻射測量和地球輻射的測量。

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)的地球輻射或稱長波輻射集中在3.5~50μm。

在地球大氣層上表面太陽輻射的強度約為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。實際的可獲得的能量受位置（精度和緯度）、季節(jié)、在當天的時段，這些實已經(jīng)可以確定的，*大的因素是云的覆蓋度和其它天氣條件，這些是應地點和時間經(jīng)常變化的。這是我們需要長期測量的根本原因。

太陽輻射或稱短波輻射的測量可細分為天空總輻射（Eg↓）、直接輻射(S)和散射輻射(Ed↓)( Eg↓= S+ Ed↓)。對光譜譜段又可分解為紫外輻射，可見光光譜和近紅外光譜。對于收支測量需要測量的短波輻射還包括地面反射輻射(Er↑)。

地球輻射或稱長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g代表短波；l代表長波；d代表散射；r代表反射。

紫外輻射常常單獨測量。到達地面的紫外輻射分為兩類：UV-A（315－400nm）和UV-B（280－315nm）。臭氧對UV-A只有微弱的吸收，而對于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)，或間接的通過化學反應影響生活質(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象。這種破壞通常是不可修復的由此引發(fā)人類的各種皮膚癌。從氣象業(yè)務角度監(jiān)測地面的紫外輻射及其定量變化對于加強環(huán)境評估和公眾安全都有十分重要的意義。因此，WMO強烈建議增加紫外輻射監(jiān)測進行國家紫外指數(shù)的預報。

對于一般的太陽輻射站，一般測量的參數(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

嚴格地說，測量S、Ed↓必須采用太陽自動跟蹤系統(tǒng)（Tracker）。Ed↓的測量采用總輻射表加遮光片測量。為了得到高精度的天空向下長波輻射，該長波探頭*好也是加遮光片的。而且對于輻射表而言需要加通風器，以保持探頭的身體溫度的相對穩(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

※ 測散射的總輻射

※ 天空向下長波輻射

※ 遮擋兩個輻射的遮擋片

※ 通風器

※ 數(shù)據(jù)采集器

標準輻射站一般包括：

※ 總輻射

※ PAR

※ UVB

※ 跟蹤單元

※ 氣象站

對于紫外測量，目前對于一般輻射站都采用寬帶紫外輻射表，并以測量UV-B為主。