现代大气探测学_第八讲_辐射的测量_夏俊荣

《现代大气探测学_第八讲_辐射的测量_夏俊荣》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、南京信息工程大学夏俊荣xiajunr03@126.com现代大气探测学2011年4月19日致谢本课程多媒体教材是在兰州大学张文煜教授的同类教材基础之上修改完成，此外还得到了其他诸位老师的帮助，在此谨表示衷心感谢。第八讲辐射和日照时数的观测主要内容1.辐射的基本知识2.辐射的观测仪器及原理3.日照时数的观测4.复习参考题一、辐射的基本知识1.概述2.短波辐射3.地球长波辐射大气长波辐射EL↓地面长波辐射EL↑4.太阳常数S05.直接辐射6.散射辐射Ed↓7.总辐射Eg↓8.短波反射辐射Er↑9.净全辐射

2、10.辐射观测的基础1、概述辐射是以电磁波形式传递能量的一种方式，太阳辐射是地球表面获得热量的主要来源，也是地球表面与大气交换热量的一种形式。辐射观测的意义？太阳辐射能量99.9%0.2-10µm<0.4µm紫外辐射0.4-0.76µm可见光辐射>0.76µm红外辐射0.29-3.0µm短波辐射（能量97%气象站主要观测对象）地球辐射地球表面、大气、气溶胶和云层发射的长波辐射3.0-100.0µm能量99%>5.0µm2、短波辐射与长波辐射维恩位移定律太阳（6000K）λmax=0.483µm(蓝光）

3、地面（300K）λmax=9.659µm大气（200K）λmax=14.489µm黑体辐射曲线太阳短波辐射垂直于太阳入射光的直射辐射S：包括来自太阳面的直接辐射和太阳周围一个非常狭窄的环形天空辐射（环日辐射），可用直接辐射表测量水平面太阳直接辐射SL：SL与S的关系HA为太阳高度角，Z为天顶角（互余）散射辐射Ed↓：太阳辐射经过大气散射或云的反射，从天空2π立体角以短波形式向下，到达地面的那部分辐射。可用总辐射表，遮住太阳直接辐射的方法测量太阳高度角示意图太阳短波辐射总辐射Eg↓:水平面上，天空2π立

4、体角内所接收到的太阳直接辐射和散射辐射之和。可用总辐射表测量白天太阳被云遮蔽时，Eg↓=Ed↓夜间Eg↓=0太阳短波辐射短波反射辐射Er↑：总辐射到达地面后被下垫面向上反射的那部分短波辐射。可用总辐射表感应面朝下测量下垫面的反射能力以它的反射比Ek表示（地表反照率）3、太阳常数在日地平均距离处，地球大气上界垂直于太阳光束方向上接收到的太阳辐照度，称为太阳常数。1981年世界气象组织（WMO）推荐了太阳常数的最佳值是So=1367±7W·m-2直接辐射散射辐射总辐射短波反射辐射太阳直接投射到地面上的辐射

5、，记为SL经过大气散射或云的反射，以短波形式到达地面的那部分辐射量，记为Ed↓太阳直接辐射和天空散射辐射到达水平面上的总量Eg↓=SL+Ed↓总辐射到达地面后被下垫面向上反射的那部分短波量，Er↑大气长波辐射EL↓：大气以长波形式向下发射的那部分辐射，或称大气逆辐射地面长波辐射EL↑：地球表面以长波形式向上发射的辐射（包括地面长波反射辐射）。与地面温度有密切联系4、地球长波辐射短波辐射与长波辐射之和，称为全辐射波长0.29-100µm5、全辐射太阳与大气向下发射的全辐射和地面向上发射的全辐射之差值，也

6、称为净辐射或辐射差额。净全波辐射E*=Eg↓+EL↓-Er↑-EL↑净短波辐射Eg*=Eg↓-Er↑净长波辐射El*=EL↓-EL↑6、净全辐射E*（辐射平衡）SLEdEgErELEL各种辐射示意图辐射观测的基础通常对辐射的观测都是以测定吸收辐射能所产生的热量为基础的back辐射传感器辐射测量单位⑴辐照度E：在单位时间内，投射到单位面积上的辐射能，即观测到的瞬时值。单位为瓦/米2（W/m2），取整数。⑵曝辐量H：指一段时间（如一天）辐照度的总量或称累计量。单位为兆焦耳/米2（MJ/m2），取两位小数，

7、1MJ=106J=106W·s二、辐射的观测仪器及原理1.直接辐射的测定2.总辐射和散射辐射的测定3.净全辐射的观测4.长波辐射的观测5.紫外辐射的观测6.辐射自动观测仪1、直接辐射的测定1.环日辐射2.定义的直接辐射和观测的直接辐射值之间的差异3.测量仪器（1）绝对日射强度表a.测量原理b.观测时的注意事项（2）相对日射强度表a.测量原理b.观测时的注意事项1、直接辐射的测定环日辐射？？来自太阳周围半径2.5°天空范围内的散射，称为环日辐射1、直接辐射的测定定义的太阳直接辐射为太阳直接投射到地面上的

8、辐射；而观测的太阳直接辐射为太阳日盘的直接辐射与太阳周围（半径不大于2.5°）的天空散射辐射（即环日辐射）之和。因为太阳的张角约为0.5°，如果用一个圆筒将大于0.5°张角的散射辐射挡住，这时仪器的露光孔就很难对准太阳，观测起来很不方便差异......进光筒设计标准考虑太阳对地视张角0.5°，要分离这样小的立体角，进光筒需很长，但对瞄准与观测不方便进光孔孔径半张角α（WMO建议2.5°）环日辐射占太阳直接辐射2-6%在使用不同孔径角的仪器或彼此对比时，必