BSRN基準輻射站

更新時間：2021-11-23

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基準輻射站（BSRN）

■ 測量輻射

■ 評估輻射收支變化

■ 能源評估監測

在范圍內進行地球表面輻射收支的測量，是了解地球氣候系統以及人類對氣候變化影響的基礎。在衛星上進行的觀測，如果沒有設在地面對照區內不同站點的高準確度的測量進行校準和驗證，就不可能對地表輻射收支進行可靠的評估。以相同的準確度進行長期觀測，對于評估區內的氣候趨勢也是需要的。這樣的測量對于評估大氣輻射傳輸的理論分析結果、驗證氣候模式計算以及研究地表輻射變化趨勢也都是的。

基準輻射站長期自動監測幾種能反映氣候變化特征的輻射要素，作為我國的輻射測量基準并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。基準輻射觀測主要包括太陽直接輻射、散射輻射、總輻射、反射輻射、大氣長波輻射、地面長波輻射等，根據需要還會增加紫外輻射、光合有效輻射和同步的常規氣象要素。

對于許多太陽能評估、太陽能板和太陽能工程以及太陽能熱水器效能評估可以僅僅測量短波輻射，一般是總輻射、散射輻射和直接輻射。這時我們可以選用CR3000輻射測量站，同時可以把其它的氣象、電量、電流、電壓、功率因子等等接在一起。

儀器的主要組成部分為CR3000數據采集器及其8個輻射傳感器，3個通風罩，一個太陽跟蹤器,數據采集器控制箱，及支架和供電系統組成.系統支架把數據通過串口或光纜傳輸到監控計算機。

系統結構圖如下：

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，該站為其觀測提供長期有效的數據；

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。。

嚴格的說，測量直接輻射、散射輻射必須采用太陽自動跟蹤系統（Tracker）。散射輻射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。

BSRN要求所有的輻射變量都以1Hz采樣。*后輸出應該包括每一個輻射變量的1分鐘內的均值、*小值、*大值和標準偏差。這個規范是基于上等短波輻射表和長波輻射表的典型1/e響應時間為近似1秒。

BSRN站的管理者應當鼓勵輔助測量的采樣和數據記錄*遵守標準WMO程序。

當用自動采集系統來測量氣壓、溫度、濕度及風速/風向時，*好以與輻射測量相同的頻率來測量。由于溫度、壓力及濕度數據對于充分理解不同輻射設備的能量平衡，及輻射平衡的紅外組分來說非常重要，所以BSRN站應該進行這些測量。至少，每個BSRN站應當以相同頻率測量空氣溫度。

BSRN 測量精度

BSRN 測量精度
輻射	目前*	目標**
1. 直接太陽輻射		1% 或 2 Wm^-2
2. 散射輻射	10 Wm^-2	4% 或 5 Wm^-2
3. 總輻射	15 Wm^-2	2% 或 5 Wm^-2
4. 反射短波輻射	15 Wm^-2	5%
5. 向下長波輻射	30 Wm^-2	5% 或 10 Wm^-2
6. 向上長波輻射	30 Wm^-2	5% 或 10 Wm^-2
	*來自 WCRP-54，1991年3月	**來自 WCRP-64，1991年11月

1 直接太陽輻射

BSRN對直接太陽輻射的目標精度為1%或2 Wm-2。建議同時使用正常入射太陽溫度計（CH1）和-概空腔輻射計（ACR）。

2 散射輻射

目標精度為4%或5 Wm-2。所用的輻射表應該通風及配備本體溫度傳感器。遮擋直接輻射時，需要跟蹤盤與-概空腔輻射計保持相同視域（*大5°），并且一直*遮擋輻射表的玻璃窗。

3 總輻射

目標精度為2%或5 Wm-2。應該直接測量總輻射，并且使用與散射輻射相同的帶通風的輻射表，以進行基礎質量控制及標定的boot-strapping。

4 反射短波輻射

應選擇與散射輻射和總輻射相同類型的帶通風的短波輻射表。應配備水平遮擋環以防止在低太陽高度地區接收到直接輻射。支撐角應小于5°（例如，覆蓋天底角85°到90°）。設備應當固定到30m高的塔上，以提供有代表性的反射輻射區域。

5 向下長波輻射

目標精度為5%或10 Wm-2，whichever is greater。應用帶遮擋和通風設備的長波輻射表來測量。

6 向上長波輻射

應選擇與向下長波輻射相同類型的帶通風的短波輻射表。應配備水平遮擋環以防止在低太陽高度地區接收到直接輻射。支撐角應小于5°（例如，覆蓋天底角85°到90°）。設備應當固定到30m高的塔上，以提供有代表性的反射輻射區域。

氣象測量的精度

典型氣象測量野外規范
測量	分辨率	不確定度
空氣溫度	0.1 ℃	±0.3 ℃
溫度	0.1 ℃	±0.5 ℃
土壤溫度	0.1 ℃	±0.3 ℃
相對濕度	1%	±7%
風速	0.5 ms^-1	±5% 或 ±2 ms^-1
風向	5°	±10°
累積降雨	0.2 mm	好于±0.2 mm 或總量的±2%
雨強	0.2 mm h^-1	好于±0.2 mm h^-1 或總量的±2%
雪深	1 mm	好于±10 mm 或總量的±1%
大氣壓力	0.1 hPa	±0.5 hPa