BSRN基準(zhun)輻射(she)站

基準(zhun)輻射(she)站（BSRN）

■ 測(ce)量(liang)輻射(she)

■ 評估輻射(she)收(shou)支(zhi)變(bian)化

■ 能源評(ping)估(gu)監測(ce)

在範圍(wei)內(nei)進(jin)行(xing)地球(qiu)表(biao)面(mian)輻射(she)收(shou)支(zhi)的(de)測(ce)量(liang)，是(shi)了(le)解(jie)地球氣(qi)候系(xi)統(tong)以及人類(lei)對氣(qi)候變(bian)化影(ying)響的(de)基礎(chu)。在衛(wei)星上進(jin)行(xing)的觀(guan)測(ce)，如(ru)果(guo)沒有設在地(di)面(mian)對照(zhao)區(qu)內(nei)不(bu)同站(zhan)點(dian)的(de)高準(zhun)確度(du)的測(ce)量(liang)進(jin)行(xing)校準(zhun)和驗(yan)證，就不(bu)可(ke)能(neng)對地表(biao)輻射(she)收(shou)支(zhi)進(jin)行(xing)可(ke)靠(kao)的評(ping)估。以相(xiang)同的(de)準(zhun)確度(du)進(jin)行(xing)長(chang)期觀(guan)測(ce)，對於評(ping)估(gu)區(qu)內(nei)的(de)氣(qi)候趨(qu)勢(shi)也(ye)是(shi)需要(yao)的(de)。這(zhe)樣(yang)的測(ce)量(liang)對於評(ping)估(gu)大氣(qi)輻射(she)傳輸(shu)的(de)理論分析(xi)結果、驗(yan)證氣(qi)候模(mo)式計算(suan)以及研(yan)究地表(biao)輻射(she)變化趨勢(shi)也(ye)都(dou)是的。

基準(zhun)輻射(she)站長(chang)期自(zi)動(dong)監(jian)測(ce)幾種能反(fan)映氣(qi)候變(bian)化特征(zheng)的輻射(she)要(yao)素(su)，作為(wei)我國(guo)的(de)輻射(she)測(ce)量(liang)基準(zhun)並用於(yu)其(qi)他太陽輻射(she)資料的校(xiao)準(zhun)，能適(shi)應(ying)國(guo)家(jia)氣(qi)候監(jian)測(ce)網(wang)的(de)業務(wu)需求，滿(man)足(zu)觀(guan)測(ce)數(shu)據的(de)高精(jing)度(du)和高穩(wen)定(ding)性(xing)要(yao)求(qiu)。基準(zhun)輻射(she)觀(guan)測(ce)主(zhu)要(yao)包(bao)括(kuo)太陽直接輻射(she)、散(san)射(she)輻射(she)、總(zong)輻射(she)、反(fan)射(she)輻射(she)、大氣(qi)長(chang)波(bo)輻射(she)、地面(mian)長(chang)波(bo)輻射(she)等(deng)，根(gen)據(ju)需要(yao)還(hai)會增(zeng)加紫外輻射(she)、光合(he)有效輻射(she)和同步(bu)的(de)常規(gui)氣(qi)象(xiang)要(yao)素(su)。

對於許多(duo)太陽能(neng)評(ping)估、太陽能(neng)板(ban)和太陽能(neng)工(gong)程(cheng)以及太陽能(neng)熱水(shui)器(qi)效能(neng)評(ping)估(gu)可(ke)以僅僅(jin)測(ce)量(liang)短(duan)波輻射(she)，壹般是總(zong)輻射(she)、散(san)射(she)輻射(she)和直接輻射(she)。這時(shi)我們可(ke)以選用(yong)CR3000輻射(she)測(ce)量(liang)站(zhan)，同時(shi)可(ke)以把(ba)其(qi)它的氣(qi)象(xiang)、電(dian)量、電(dian)流、電(dian)壓、功(gong)率因子(zi)等(deng)等(deng)接(jie)在(zai)壹起。

儀(yi)器(qi)的主(zhu)要(yao)組(zu)成部(bu)分為(wei)CR3000數(shu)據采(cai)集(ji)器(qi)及其(qi)8個(ge)輻射(she)傳感(gan)器(qi)，3個通(tong)風罩，壹個太陽跟(gen)蹤(zong)器(qi),數(shu)據采(cai)集(ji)器(qi)控制箱(xiang)，及(ji)支(zhi)架和供電(dian)系統(tong)組(zu)成.系(xi)統支(zhi)架把(ba)數(shu)據通(tong)過(guo)串口或光纜傳輸(shu)到(dao)監(jian)控計(ji)算(suan)機(ji)。

系統結構圖(tu)如(ru)下：

對輻射(she)的收(shou)支(zhi)的(de)長(chang)期測(ce)量(liang)對研究天氣(qi)和(he)氣(qi)象(xiang)學有著非常重要(yao)的(de)意(yi)義，該(gai)站為(wei)其觀(guan)測(ce)提(ti)供(gong)長(chang)期有(you)效(xiao)的數(shu)據；

輻射(she)的測(ce)量(liang)分為(wei)太陽輻射(she)測(ce)量(liang)和(he)地球輻射(she)的測(ce)量(liang)。

以下是太陽和(he)地(di)球輻射(she)的光(guang)譜(pu)範(fan)圍(wei)：

紫外： 0.2~0.4μm

可(ke)見： 0.4~0.7μm

近紅(hong)外： 0.7~3.0μm

紅(hong)外： 3.0~100μm

太陽不(bu)斷(duan)向(xiang)地(di)球(qiu)大氣(qi)及(ji)地面發射(she)電(dian)磁(ci)波(bo)。大(da)約(yue)99％的(de)太陽輻射(she)或短(duan)波輻射(she)的範(fan)圍(wei)在(zai)0.3~3.0μm;而絕大多(duo)數(shu)的地(di)球輻射(she)或稱長(chang)波(bo)輻射(she)集(ji)中在3.5~50μm。

在地球(qiu)大(da)氣(qi)層(ceng)上表(biao)面(mian)太陽輻射(she)的強(qiang)度(du)約為(wei)1370W/m2。該(gai)值被(bei)稱(cheng)為(wei)太陽輻射(she)常數(shu)。。

嚴(yan)格的說，測(ce)量(liang)直接輻射(she)、散(san)射(she)輻射(she)必須采用太陽自(zi)動(dong)跟(gen)蹤(zong)系統(tong)（Tracker）。散(san)射(she)輻射(she)的測(ce)量(liang)采(cai)用總(zong)輻射(she)表(biao)加遮(zhe)光片測(ce)量(liang)。為(wei)了(le)得(de)到高精度(du)的天空向(xiang)下長(chang)波(bo)輻射(she)，該(gai)長(chang)波(bo)探頭(tou)*好也(ye)是(shi)加遮(zhe)光片的。而且(qie)對於輻射(she)表(biao)而言(yan)需要(yao)加通(tong)風器(qi)，以保(bao)持探(tan)頭(tou)的身(shen)體(ti)溫(wen)度(du)的相(xiang)對穩(wen)定(ding)，以及去(qu)除(chu)可(ke)能(neng)聚結在探(tan)頭(tou)上的雨(yu)露(lu)和霧(wu)氣(qi)。

BSRN要(yao)求(qiu)所(suo)有(you)的輻射(she)變量(liang)都(dou)以1Hz采樣(yang)。*後輸出應(ying)該(gai)包(bao)括(kuo)每(mei)壹個輻射(she)變量(liang)的(de)1分鐘(zhong)內(nei)的(de)均(jun)值、*小值、*大值和(he)標(biao)準(zhun)偏差(cha)。這個(ge)規(gui)範是(shi)基於(yu)上等(deng)短(duan)波輻射(she)表(biao)和(he)長(chang)波(bo)輻射(she)表(biao)的(de)典型1/e響應(ying)時(shi)間為(wei)近似1秒。

BSRN站的管(guan)理(li)者應(ying)當(dang)鼓勵輔(fu)助(zhu)測(ce)量(liang)的(de)采樣(yang)和數(shu)據記(ji)錄(lu)*遵守標準(zhun)WMO程(cheng)序。

當用自(zi)動(dong)采(cai)集(ji)系統來(lai)測(ce)量(liang)氣(qi)壓(ya)、溫(wen)度(du)、濕度(du)及風速/風向時(shi)，*好以與輻射(she)測(ce)量(liang)相(xiang)同的(de)頻率來測(ce)量(liang)。由(you)於溫(wen)度(du)、壓力及(ji)濕(shi)度(du)數(shu)據對於充分理(li)解(jie)不(bu)同輻射(she)設備的(de)能(neng)量平衡(heng)，及輻射(she)平衡(heng)的紅(hong)外組(zu)分來(lai)說非常重要(yao)，所(suo)以BSRN站應(ying)該(gai)進(jin)行(xing)這些測(ce)量(liang)。至(zhi)少(shao)，每(mei)個BSRN站應(ying)當(dang)以相(xiang)同頻率測(ce)量(liang)空(kong)氣(qi)溫(wen)度(du)。

BSRN 測(ce)量(liang)精(jing)度(du)

1 直接太陽輻射(she)

BSRN對直接太陽輻射(she)的目(mu)標(biao)精度(du)為(wei)1%或2 Wm-2。建(jian)議同時(shi)使用(yong)正常入射(she)太陽溫(wen)度(du)計（CH1）和-概空(kong)腔(qiang)輻射(she)計（ACR）。

2 散(san)射(she)輻射(she)

目標精(jing)度(du)為(wei)4%或5 Wm-2。所用的輻射(she)表(biao)應(ying)該(gai)通(tong)風及配(pei)備本(ben)體(ti)溫(wen)度(du)傳感(gan)器(qi)。遮(zhe)擋直接輻射(she)時，需要(yao)跟(gen)蹤(zong)盤(pan)與-概(gai)空腔(qiang)輻射(she)計保(bao)持相(xiang)同視域（*大5°），並且壹直*遮(zhe)擋輻射(she)表(biao)的(de)玻(bo)璃(li)窗。

3 總(zong)輻射(she)

目標精(jing)度(du)為(wei)2%或5 Wm-2。應(ying)該(gai)直接測(ce)量(liang)總(zong)輻射(she)，並且使(shi)用(yong)與散(san)射(she)輻射(she)相(xiang)同的(de)帶通(tong)風的輻射(she)表(biao)，以進(jin)行(xing)基礎(chu)質(zhi)量(liang)控制及(ji)標(biao)定(ding)的boot-strapping。

4 反(fan)射(she)短(duan)波輻射(she)

應(ying)選(xuan)擇(ze)與(yu)散(san)射(she)輻射(she)和總(zong)輻射(she)相(xiang)同類(lei)型(xing)的(de)帶通(tong)風的短(duan)波輻射(she)表(biao)。應(ying)配(pei)備水(shui)平遮(zhe)擋環(huan)以防止在(zai)低(di)太陽高(gao)度(du)地區(qu)接(jie)收(shou)到(dao)直接輻射(she)。支撐(cheng)角(jiao)應(ying)小於5°（例(li)如(ru)，覆(fu)蓋(gai)天底(di)角(jiao)85°到90°）。設備應(ying)當(dang)固定(ding)到30m高的塔(ta)上，以提(ti)供(gong)有代表(biao)性(xing)的(de)反(fan)射(she)輻射(she)區(qu)域(yu)。

5 向下長(chang)波(bo)輻射(she)

目標精(jing)度(du)為(wei)5%或10 Wm-2，whichever is greater。應(ying)用(yong)帶遮(zhe)擋和通(tong)風設備的(de)長(chang)波(bo)輻射(she)表(biao)來(lai)測(ce)量(liang)。

6 向上長(chang)波(bo)輻射(she)

應(ying)選(xuan)擇(ze)與(yu)向下長(chang)波(bo)輻射(she)相(xiang)同類(lei)型(xing)的(de)帶通(tong)風的短(duan)波輻射(she)表(biao)。應(ying)配(pei)備水(shui)平遮(zhe)擋環(huan)以防止在(zai)低(di)太陽高(gao)度(du)地區(qu)接(jie)收(shou)到(dao)直接輻射(she)。支撐(cheng)角(jiao)應(ying)小於5°（例(li)如(ru)，覆(fu)蓋(gai)天底(di)角(jiao)85°到90°）。設備應(ying)當(dang)固定(ding)到30m高的塔(ta)上，以提(ti)供(gong)有代表(biao)性(xing)的(de)反(fan)射(she)輻射(she)區(qu)域(yu)。

氣(qi)象(xiang)測(ce)量(liang)的(de)精度(du)

數(shu)據采(cai)集(ji)設備的(de)精(jing)度(du)

1 時間

時間精(jing)度(du)應(ying)該(gai)保(bao)持在(zai)平均(jun)周期的(de)±1%，對於1分鐘(zhong)的(de)平(ping)均(jun)周期來(lai)說，相(xiang)應(ying)的(de)精度(du)要(yao)**0.6秒。由於時鐘精度(du)好於1秒很難(nan)，BSRN將(jiang)精度(du)放寬(kuan)到(dao)1秒。

2 數(shu)據采(cai)集(ji)系統精(jing)度(du)

精度(du)±0.01%或±1 μV。