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系統方案
致力于生態氣象、地基遙感、水環境、新能源多個領域的系統監測方案
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BSRN基準輻射站

基準輻射觀測主要包括太陽總輻射、散射輻射、直接輻射、反射輻射、大氣長波輻射、地球長波輻射、紫外輻射、光合有效輻射等輻射測量。
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系統描述
參數
技術參數

對輻射收支的長期測量不僅對研究天氣和氣象學有著非常重要的意義,同時還有助于了解地球氣候系統以及人類對氣候變化的影響。地面輻射監測網絡和衛星上的輻射觀測二者結合,便構成了一個完整的全球地表輻射收支評估系統。地面輻射監測能對衛星上的輻射觀測進行有效的校準和修正,從而為全球觀測提供長期有效的觀測數據;同時對家庭和工業太陽能技術的發展提供直接依據。這樣的測量對于評估大氣輻射傳輸的理論分析結果、驗證氣候模式計算、研究地表輻射變化趨勢、農業氣象及生態學研究也都是必不可少的。與此同時,輻射的收支對于蒸發、植物蒸騰、水的循環研究等也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。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↓)(備注: Eg↓= S+ Ed↓),在進行收支測量計算時,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↑) 。輻射收支的差為凈輻射(E*),凈輻射(E*)= 收入輻射(E↓)- 支出輻射(E↑)

 

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),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。

 

我們的基準輻射站是參照世界氣象組織世界氣候研究計劃(WCRP)下墊面輻射基準站網(BSRN)的要求建立起來的?;鶞瘦椛湔咀鳛槲覈妮椛錅y量基準,可用于其他太陽輻射資料的校準,能適應國家氣候監測網的業務需求,滿足觀測數據的高精度和高穩定性要求。同時,基準輻射站不僅可以作為我國一般輻射站的樣板和輻射科研的基地,而且還兼備評價現存輻射數據的參照標準,為改進我國輻射觀測工作發揮應有的作用。

 

基準輻射觀測主要包括太陽總輻射、散射輻射、直接輻射、反射輻射、大氣長波輻射、地球長波輻射、紫外輻射、光合有效輻射等輻射測量,除此之外,根據需要還會增加同步的常規氣象要素。嚴格地說,測量直接輻射和散射輻射必須采用太陽自動跟蹤系統(Tracker),而且對于輻射表而言需要加強制通風罩,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。

關鍵詞:
BSRN基準輻射站
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儀器名稱

主要性能

功能及說明

數據采集器(CR1000X)

CPU:32bit, 100Hz,1MB運存

內存:128MB,可通過MicroSD卡擴展8GB

時鐘精度:±3分鐘/年;10μm(選配GPS)

測量分辨率::0.02μV RMS

模擬精度: ±(0.04%讀數+漂移)

模擬輸入:16個單端通道(8個差分)

控制端子:數字I/O,RS232/RS485,半/全雙工

數據采集控制單元

短波輻射表(SMP22可選)

最大范圍:-400~4000W/m²;

熱輻射偏移(200W/m²):<3W/m²;

溫度變化偏移(5K/h):<1 W/m²;

響應時間:<0.7秒(95%點);

溫度響應:<0.3%(-20~50℃);

不穩定性(變化/年): <0.5%;

非線性(100-1000W/m2):<0.2%;

方向響應:<5W/m2

傾斜誤差:±0.2%(1000W/m2);

光譜范圍(50%點):250~3500nm;

靈敏度:7~14µV/W/m²;

平均無故障時間:>10年;

防護等級:IP67;

可用于總輻射、散射輻射或反射輻射的測量;

反射輻射安裝在獨立的“折”型架上,測量時需加遮光片

短波輻射表(SMP21可選)

最大范圍:4000W/m²

熱輻射偏移(200W/m²):<7W/m²

溫度變化(5K/h):<2W/m²

響應時間:<2秒(95%點);

溫度響應:<0.3%(-20~50℃)

非穩定性(變化/年): <0.5%;

方向性誤差:<10W/m2

傾斜誤差:<0.2%;

光譜范圍(20%點):270~3000nm

可用于總輻射、散射輻射或反射輻射的測量;

反射輻射安裝在獨立的“折”型架上,測量時需加遮光片

長波輻射表(SGR4)

光譜范圍 (全波段):4400~50000nm;

測量范圍:0~1000W/m²;

窗口加熱偏移:<4W/m²;

響應時間(95%):18s;

不穩定性(年變化):< 1%;

非線性(-250~250W/m2): < 1%;

視角:180º

可用于地球長波或大氣長波輻射的測量地球長波安裝在獨立的“折”型架上

直接輻射表(SHP1)

響應時間(95%):<2s;

光譜范圍:200~ 4000 nm;

非線性誤差:<0.2 %;

不穩定性(變化/年):<0.5 %;

零點漂移(因溫度變化,5K/hr): <1W/m2;

最大輻射強度:4000W/m²;

視角:5±0.2º;

配置在雙軸太陽自動跟蹤器上

太陽自動跟蹤器(SOLYS2)

雙軸自動跟蹤器

定位與時間校準:全自動GPS

負載(平衡):20Kg

定向精度:< 0.02º

角速度:最大5º/s

加速度:最大3.6 º/s2

供電:18-30VDC,90-264AC,50/60HZ

功耗:21W(晚上降至13W)

溫度范圍:-20℃-50℃(直流供電);-40℃-50℃(交流供電)

重量:23Kg(跟蹤器),5Kg(支架)

 

跟蹤器上可配置直接輻射、散射輻射、總輻射以及大氣長波輻射

 

 

 

強制通風罩 (CVF4)

輸入電壓:12VDC, 0.9A (帶5.5W加熱器)

操作溫度:-40 - 70℃

通風耗電:5W(連續通風)

加熱耗電:5.5W

加熱器減小偏移:<1W/m²

用在總輻射、散射輻射及長波輻射表上

紫外輻射表(SUV-A/SUV-B)

光譜范圍:UVS-A-T(315-400nm)

UVS-B-T(280-315nm)

輸出范圍:0-90W/m2,0-6W/m2

零點漂移:<10 mv

響應時間:<1.5s

日預期不確定度:<5 %

非線性 :<1%

工作溫度:-40-50℃

紫外輻射安裝需在獨立的“折”型架上

光合有效輻射表(PQS1)

量程:0-10000μV/μmol/m2/s

靈敏度:4至10μV/μmol/m2/s

光譜范圍: 400至700nm±4nm

響應時間(95%):< 1µs

非穩定性(變化/年):<2%

非線性:<1%

方向響應:<30μmol/m2/s

靈敏度溫度依賴性:-0.12%/℃

工作溫度:-30—70℃

光和有效輻射需安裝在獨立的“折”型架上

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