輻射觀測系統

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。這樣的地基監測網絡和衛星的輻射觀測結合起來構成一個完整的系統，為地面修正，從而確保的觀測提供長期有效的數據；同時對家庭和工業太陽能技術的發展提供直接依據。對于農業氣象學和生態學研究，輻射的收支對于蒸發、植物的蒸騰，水的循環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。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、在當天的時段，這些實已經可以確定的，*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、眼睛和免疫系統等以及生態系統，或間接的通過化學反應影響生活質量（空氣質量、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人類的各種皮膚癌。從氣象業務角度監測地面的紫外輻射及其定量變化對于加強環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測進行國家紫外指數的預報。

對于一般的太陽輻射站，一般測量的參數如下：

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（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定，以及去除可能聚結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

※ 數據采集器

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。