詳細(xì)介紹
系統(tǒng)概述:
對輻射收支的長期測量不僅對研究天氣和氣象學(xué)有著非常重要的意義,同時還有助于了解地球氣候系統(tǒng)以及人類對氣候變化的影響。地面輻射監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星上的輻射觀測二者結(jié)合,便構(gòu)成了一個完整的地表輻射收支評估系統(tǒng)。地面輻射監(jiān)測能對衛(wèi)星上的輻射觀測進(jìn)行有效的校準(zhǔn)和修正,從而為觀測提供長期有效的觀測數(shù)據(jù);同時對家庭和工業(yè)太陽能技術(shù)的發(fā)展提供直接依據(jù)。這樣的測量對于評估大氣輻射傳輸?shù)睦碚摲治鼋Y(jié)果、驗證氣候模式計算、研究地表輻射變化趨勢、農(nóng)業(yè)氣象及生態(tài)學(xué)研究也都是的。與此同時,輻射的收支對于蒸發(fā)、植物蒸騰、水的循環(huán)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(xì)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(jìn)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(dá)地面的紫外輻射分為兩類:UV-A(315-400nm)和UV-B(280-315nm),監(jiān)測地面的紫外輻射及其定量變化對于加強(qiáng)環(huán)境評估和公眾安全都有十分重要的意義。因此,WMO強(qiáng)烈建議增加紫外輻射監(jiān)測進(jìn)行國家紫外指數(shù)的預(yù)報。
BSRN21太陽輻射測量系統(tǒng)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(jù)需要還會增加同步的常規(guī)氣象要素。嚴(yán)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(tǒng)(Tracker),而且對于輻射表而言需要加強(qiáng)制通風(fēng)罩,以保持探頭的身體溫度的相對穩(wěn)定,以及去除可能聚結(jié)在探頭上的雨露和霧氣。
BSRN21太陽輻射測量系統(tǒng)主要配置技術(shù)指標(biāo)
儀器名稱 | 主要性能 | 圖片 |
短波輻射表(CMP21):太陽總輻射,散射輻射,地面反射短波輻射 | 范圍:-400~4000W/m²; 熱輻射偏移(200W/m²):<7W/m²; 溫度變化偏移(5K/h):<2 W/m²; 響應(yīng)時間:<2秒; 溫度響應(yīng):<0.3%; 不穩(wěn)定性(變化/年): <0.5%; 非線性(100-1000W/m2):<0.2%; 方向響應(yīng):<10W/m2 傾斜誤差:<0.2%; 溫度傳感器輸出:10K熱敏電阻(可選PT-100) 光譜范圍:270~3000nm; 平均時間:>10年; 防護(hù)等級:IP67; |
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長波輻射表(CGR4):大氣長波輻射;地面反射長波輻射 | 光譜范圍 (50% 點):4.5 ~ 42 μm; 測量范圍:0~1000W/m²; 響應(yīng)時間(95%):<18s; 不穩(wěn)定性(年變化):< 1%; 非線性: < 1%; 視角:180º; 窗口熱偏移:<4W/m²; |
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直接輻射表(CHP1):太陽直接輻射 | 響應(yīng)時間(95%):<2s; 光譜范圍:200~ 4000 nm; 非線性誤差:<0.2 %; 不穩(wěn)定性(變化/年):<0.5%; 零點漂移(因溫度變化,5K/hr): <1W/m2; 輻射強(qiáng)度:4000W/m²; 視角:5±0.2º; |
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光合有效輻射表(PQS1):光合有效輻射 | 傳感器類型:硅光電二極管 光譜范圍:(400~700)nm±4nm 靈敏度:4~10μV/μmol/m2/s 非穩(wěn)定性(年變化):<2% 非線性:<1%(0~10000μV/μmol/m2/s) 溫度依賴性:<-0.12%/℃ 響應(yīng)時間(95%):<1μs 定向響應(yīng):<30μmol/m2/s 視角:180° 水平泡精度:<0.2° |
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紫外輻射表(CUV5):太陽紫外輻射 | 光譜波長:280~400nm 輸出范圍:0~400 W/m2 靈敏度:300~500μV/W/m2 輻射強(qiáng)度:400W/m2 響應(yīng)時間:<1s 方向誤差:<5%(80°時) 非穩(wěn)定性(年變化):<5% 非線性:<1% 溫度依賴性:-0.1%/℃ 阻抗:10 kΩ |
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日照時數(shù)表(CSD3):太陽日照時數(shù) | 光譜范圍:400~1100nm 不確定性:<10% 響應(yīng)時間:<1ms 非穩(wěn)定性(年變化):<2%/年 溫度響應(yīng):<0.1%/℃ 日照時數(shù)精度:>90% 防護(hù)等級:IP67 |
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全自動太陽跟蹤器(SOLYS2):保證實時跟蹤太陽,確保各輻射參數(shù)的準(zhǔn)確性 | 雙軸自動跟蹤器 定位與時間校準(zhǔn):全自動GPS 負(fù)載(平衡):20Kg 定向精度:< 0.02º 角速度:5º/s 加速度: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℃(DC);-40℃-50℃(AC) 重量:23Kg(跟蹤器),5Kg(支架) |
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數(shù)據(jù)采集器(CR1000X) | 內(nèi)存:128MB,通過MicroSD卡擴(kuò)展至2GB 掃描頻率:100Hz; CPU:32bit,F(xiàn)PU, 1MB運(yùn)存時鐘精度:±3分鐘/年;10μm(選配GPS) 工作溫度:-40℃~85℃; 帶網(wǎng)口通訊,RS232; |
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供電單元 | 1、整套太陽跟蹤器供電單元(交流及太陽能供電,鋰電池,保證連續(xù)10天陰雨環(huán)境); 2、數(shù)據(jù)采集單元供電單元(太陽能供電及鋰電池可選); |
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整套系統(tǒng)安裝支架 | 太陽總直散以外的輻射表,需定制安裝支架,符合國家相關(guān)氣象規(guī)范要求;輻射系統(tǒng)T型支架(定制,不銹鋼材質(zhì),灰白漆) |
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數(shù)據(jù)采集與管理平臺 | 1)為保證數(shù)據(jù)管理需求,需提供中心數(shù)據(jù)管理平臺軟件。 2)管理平臺軟件通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)審核,實時監(jiān)控,歷史數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計,超標(biāo)數(shù)據(jù)預(yù)警等功能實現(xiàn)對野外各監(jiān)測站點觀測的統(tǒng)一在線監(jiān)控和管理。 3)管理平臺軟件實現(xiàn)各站點數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測、歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的展示、查詢;可根據(jù)時間段、站點名稱、參數(shù)及數(shù)值范圍等查詢條件,方便地查詢監(jiān)測數(shù)據(jù),查詢結(jié)果以列表的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)展現(xiàn),查詢結(jié)果可導(dǎo)出到EXCEL文件中。 4)軟件整合采集器的通訊協(xié)議,與數(shù)據(jù)采集/入庫模塊一體化,支持?jǐn)帱c續(xù)傳,保障數(shù)據(jù)接收穩(wěn)定無錯漏;支持自動采集和上傳導(dǎo)入兩入庫方式,可以將臺站軟件上傳的數(shù)據(jù)記錄自動入庫; 5)達(dá)到數(shù)據(jù)共享的同時保證安全性,用戶權(quán)限可配置,用戶根據(jù)權(quán)限訪問數(shù)據(jù),同時具備數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)功能豐富的圖形控件,支持任意站點任意數(shù)據(jù)的組合實時展示。 |
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