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1、第五章 辐射和日照时数的观测一辐射的基本物理量 二气象辐射的测量项目三测量原理四 仪器和辐射基准五 热电型辐射表原理六日照时数的测量1 测量辐射的意义l 研究地球大气系统能量的转换及其时间空间分布的变化l 分析大气成分气溶胶，臭氧等的特性和分布l 满足其他学科对辐射的需要l 研究放射，出射，净辐射的分布和变化l 卫星辐射测量和算法的检验2 辐射测量中主要项目l 短波辐射：太阳中能量 99.9% 0.17_0.4um, 97% 0.290.3um, 最大0.475 青绿光 短波辐射l 长波辐射：地球表面，大气中气体，气溶胶，云放射的辐射就是长波辐射（地球辐射）l 全辐射： 短波辐射和长波辐射的和
2、 对于紫外光，分为三个子区： UV-A:0.315-0.400微米 UV-B:0.280-0.315微米 UV-C:0.100-0.280微米3 辐射的基本量和观测项目A 描述辐射场的基本量l 辐射能（）辐射传递的能量l 辐射通量（）单位时间传递的辐射能l 辐射强度（）点辐射源(l10d)在包含该方向的单位立体角所发出的的辐 射通量w.Sr-1 立体角l 辐射能流率（M/F）单位时间单位面积通过的辐射能（辐射通量密度）辐照度（）入射到某接收面上的辐射通量密度辐射出射度（M） 某放射面发射的辐射通量密度 w/m2l 辐射率辐射亮度（）通过垂直于给定方向上单位面积单位立体角内的辐射通量l 曝辐射量
3、（）一段时间辐照度的总量（辐射总量）光谱辐射通量 辐射源在+波长间隔内发出的辐射功率，称为在波长处的光谱辐 射功率（或单色辐射功率）-光谱辐射 强度，出射度，亮度，照度光子辐射量 单位时间间隔内传输的光子数,(发送或接收).-光子强度，光子亮度，光子出射度，光子亮度光度量 辐射测量的项目短波辐射测量l 太阳短波辐射通量 太阳直接辐射S：垂直于太阳入射光的辐射通量、l 水平面太阳直接辐射S=S sinh=Scosz (h 太阳高度角）l 散射辐射通量 （）：太阳辐射经过大气和云的散射，以短波形式到达地面的辐射通量l 总辐射（）：太阳直接辐射和天空散射辐射D到达天空水平面的总量-短波辐照度l 短波
4、反射辐射（）：总辐射到达地面后被下垫面（地表）向上反射的那部分短波辐射分量。下垫面的反射率Ak=Rk/QB 地球长波辐射通量l 大气长波辐射通量L （大气逆辐射）：L=aa4 大气比辐射率，斯蒂芬波尔兹曼常数，大气温度l 地表长波辐射通量L L=ss4 地表比辐射率 ，斯蒂芬波尔兹曼常数，地表温度l 全辐射 短波辐射和长波堵塞之和，全辐射。0.3-3，-100C 净辐射（辐射平衡） 向下的短波辐射，长波辐射之和与向上的短波辐射，长波辐射之和的差值测量原理 仪器，及辐射基准一 原理测定辐射能是利用辐射产生的热，电，和化学效应来进行。仪器一般利用热效应，感应器用黑体。常见方法：直接测温度法，补偿法
5、直接测温度法： 感应器吸收辐射，温度上升，同时向周围环境传递热量。被测辐照度与感 应器同支架间的温差成正比，测得该温差可定出辐照度补偿法 ：用两个面积相等吸收率完全相同的感应器，一个有被测辐射加热到平衡状态，另一个同时使用电流加热到同一温度。显然两者单位时间内获得的热量相同，由下式可算出待测辐照度二 气象学辐射仪器辐射观测影响的主要因素（一) 通风方式1强迫通风方式：白克曼维特莱经辐射表以交流吹风机在上下辐射感应面上，同等的吹过8.94m/s的固定气流，这样既减少了自然风的影响，又减少了感应面上水汽和水滴沉积物的蒸发冷却和灰尘沉积产生的噪音信号。注意事项：当风速大于5m/s以及自然风与人工风相
6、反时，会产生误差；因上下感应面是暴露的，下雨时不能使用。2 防风罩式 ：将上下感应面用能透过短唱波辐射的聚乙烯薄膜罩起来，内充氮气或干空气 保持完好的半球形状3 防风通风式 ：既有聚乙烯薄膜防风罩，又采用送风方式，防止霜雾凝结（二） 辐射观测指标 辐射表在台站的架设热电型辐射表的原理日照的测量日照时数：地面上受太阳照射的时数，以直接太阳时为单位，取一位小数。日照的标准仪器直接日射表日照阈值120W/m2，新设计的日照阈值控制在正负20%的偏差范围内。可照时数：又叫天文可照时数，是指在无任何遮蔽的条件下，太阳中心从某地东方地平线到进入西方地平线，其光线照射到地面所经历的时间。实照时数：指由于地物
7、和云雾等遮蔽，某站实际受到太阳照射的时间。光照时间：光照时间可照时数曙暮光时间日照百分率：实际/可照二 测量仪器聚焦式或称康培司托克式日照计：它利用日光焦点在自记纸上然出焦迹来记录；暗筒式或称乔唐式日照计： 它利用日光在日照纸上留下感光迹线作记录；Foster日照转换器： 利用日光使一对硒光电池产生不平衡信号触发记录器记录；Marvin日照计： 它由一定辐射热驱使水银膨胀导致电路闭合来实现自记。后两种便于遥测，我国主要用前两种，目前在向遥测化发展。三 日照计的安装 日照计应安装在东南西三面无障碍物，终年从日出到日没阳光均能照射的空旷地点，安装时底座应保持水平，底座的南北线与地理正北对准，使管口
8、朝北，这样表明管筒轴在子午面内，在正午日光恰好从两个小孔同时进入筒内。气象辐射能的测量项目有哪些？什么是总辐射,净辐射，直接辐射？短波辐射和长波辐射简述热电型辐射表的原理日照时数日照计的安装 ：1、辐射观测主要有哪些项目？有哪些主要仪器？它们的感应原理有何不同？短波辐射（1）太阳短波辐射通量2）水平面太阳直接辐射（3）散射辐射（4）总辐射 （5）短波反射辐射 地球长波辐射通量 净辐射直接辐射表 总辐射表 全波段辐射仪器2、直接辐射与散射辐射有何区别?太阳直接辐射S：垂直于太阳入射光的辐射通量 太阳辐射经过大气或云的散射，以短波形式到达地面的辐射通量。3、用仪器测量太阳直接辐射时，会对测量带来什
9、么影响？受太阳辐射的那块锰铜片热量由外向内传递，被电流加热的一片则是由内向外传递热量，两者温度梯度的方向相反，引起的误差约为0.5。4、Angstrom绝对日射表为什么是补偿式的绝对日射表？5、什么是相对辐射仪器的换算因子？6、什么是日照时数？日照时数指太阳在一地实际照射的时数。7、暗筒式日照计的感光迹线受哪些因素的影响？有何特点？日出与日落前后的光线 日出与日落前后光线逐渐增强或逐渐减弱,日照迹线较为模糊太阳直射位置 不同的时节与不同的时间段迹线会出现不同的偏向8、试述暗筒式日照计的作用原理。测量原理：暗筒式日照计是利用阳光透过仪器上的小孔射入筒内，使涂有感光药剂的日照纸上留下感光痕迹线，来
10、计算日照时数的。9、试述聚焦式日照计的作用原理。聚焦式日照计是利用太阳光经玻璃球聚焦后烧灼日照纸留下的焦痕来记录日照时数的。10、如果暗筒式日照计安置时东西不水平或南北线没有对准，感光迹线会如何？安装不水平在感光迹线上表现的形式：1） 东边高西边低，上午感光迹线超过日照纸上12时的时间线，下午感光迹线在12时时间线以后才开始。 （2） 东边低西边高，上午感光迹线未到12时即终止，下午未到12时线即开始。故上午日照迹线短，下午日照迹线长。北端偏低、南端偏高，感光迹线为向上弯曲的弧线北端偏高、南端偏低，感光迹线为向下弯曲的弧线11、试比较暗筒式日照计和聚焦式日照计的优缺点.暗筒试日照计能全年比较能准确的观测日照的准确性，但缺点需要准确的仪器安装聚焦式日照计较方便的观测出日照，但在雨天，雪天不宜使用
