太陽輻射
太陽以
電磁波的形式向空間放射能量,這種能量和傳遞能量的方式統稱為
太陽輻射。太陽輻射能是地面和大氣最主要的能量來源。太陽輻射在地球上分布不均,是引起各地天氣變化和氣候不同的根本原因。
太陽輻射是指太陽向
宇宙空間發射的電磁波和粒子流。地球所接受的太陽輻射能量僅為太陽向宇宙空間放射的總輻射量的20億分之一左右,但卻是地球能量的主要來源。到達地平面的太陽輻射,包括兩部分:一是太陽以平行光線的形式直接投射到地平面上的,稱為太陽直接輻射;二是由於大氣的散射作用從半球天空的各個部分到達地平面的,稱為散射輻射。
廣義太陽能
廣義的太陽能,是指太陽光球向宇宙空間發出的一切輻射能量。通常所指的太陽能是指穿過地球大氣層到達地表(包括陸地、海洋)的太陽輻射能。由於地球外表包裹著一層約30千米厚的大氣,雖然厚度尚不足地球直徑的四百分之一,但其中的各類氣體如臭氧、二氧化碳、水汽等,還有些固相、液相懸浮物如微小的水滴、冰晶和塵埃等,它們都會對進入地球大氣的太陽輻射能產生吸收、反射和散射作用,致使到達地表的太陽輻射顯著減弱。大約有30%的太陽輻射能直接以短波形式反射回宇宙空間,23%被大氣吸收,僅有47%左右的能量到達地球表面,成為人類在地球上可開發利用的太陽能資源。所有被地球大氣及其下墊面所接受的太陽能,除了僅占太陽投向地球總能量中0.02%~0.03%的能量通過植物的光合作用,能夠以生物質能的形式,較長時期地保存下來之外,其他絕大部分的能量,都轉化成低溫熱能,形成地球特有的萬千“氣象”,同時也衍生成風能、水力能、海流能、溫差能、波浪能、雷電能等氣象能源。
地表淨太陽輻射
地表淨太陽輻射(Net Surface Solar Radiation,NSSR)也稱地表吸收太陽輻射,是指到達地表的太陽總輻射減去被地表反射部分後所得到的輻射差額,太陽總輻射是太陽直接輻射和散射輻射的總和。在地表輻射交換中,它是輻射能量的收入部分,對地表輻射平衡、地.氣能量交換,以及各地天氣氣候的形成都具有決定性的意義。地表淨太陽輻射也會對地表溫度、植物蒸騰、水循環以及生態系統等產生深遠的影響。同時,地表淨太陽輻射也是一種重要的氣候資源和能源,在農業生產和太陽能的開發利用等方面都有著重要的作用。
地表淨太陽輻射(NSSR)在地表輻射平衡、地-氣能量交換、天氣預報、氣候變化和太陽能利用等研究方面具有重要的作用。利用衛星遙感技術能在廣大的空間區域內快速地獲取地表淨太陽輻射的分布情況,特別是在無人觀測的極地和海洋區域。基於CERES/SSF衛星數據,分別採用兩種地表淨太陽輻射(NSSR)的衛星反演參數化模式--Li模式與Masuda模式計算了北京市上甸子地區2005年1、4、7和10月的NSSR,並將反演結果與上甸子大氣本底站的實測結果進行了對比分析,並對兩種模式進行了修正以更好地反演北京地區的地表淨太陽輻射。結果顯示:Li模式和Masuda模式反演結果與實測結果間的平均絕對誤差在晴空條件下分別為62.2和50.8W/m2;在雲天條件下分別為82.1和71.8 W/m2;Li模式相對於Masuda模式具有偏大的趨勢,在晴天和雲天條件下兩者的平均絕對偏差分別為11.5和10.2 W/m2;對Li模式和Masuda模式進行線性擬合回歸後能有效減小反演過程中的系統性偏差,,修改後的Li模式和Masuda模式在所有天空狀況下反演的月平均NSSR值與觀測值間的平均絕對誤差分別為-1.8和-3.4 W/m2,均方根誤差分別為19.6和26.0 W/m2。
碩士學位論文採用了李占清1995年提出的參數化模式(Li模式)對中國大陸地區18個台站的2001年1月份和2月份的部分日期的瞬時地表淨太陽輻射進行了衛星遙感,並將反演結果同A模式(Li-Leighton模式)和B模式(Langley參數化模式)的結果作了比較分析.在Li模式中有一個重要的輸入參數是大氣可降水量.為了驗證MODIS大氣可降水量資料的可靠程度,該文利用NCEP的大氣可降水量資料對其進行了檢驗.
表面淨太陽輻射吸收值
文獻研究具有不同葉片形態的屋頂植物的降溫能力,以景天屬植物、水蘇和裸土為供試材料,在不同天氣和水分條件下,分析景天屬植物、水蘇和裸土的基質含水量、表面淨太陽輻射吸收值、表面溫度、基質溫度和空氣溫度5組參數。結果表明:在同等天氣和水分條件下,葉形較寬且密被白色絨毛的水蘇有較高的基質含水量;較少的表面淨太陽輻射吸收值,在晴天、陰天的表面淨太陽輻射吸收值分別為523.64、151.56 W/m2,與景天屬植物和裸土差異顯著(P<0.05);較低的表面溫度,晴天旱處理和正常澆水處理的水蘇分別比同等條件的景天屬植物降低12.0℃和4.2℃,陰天旱處理的水蘇比景天屬植物低3.1℃,但正常澆水的景天屬植物比水蘇低2.5℃;較低的基質溫度,正常澆水和旱處理條件下,水蘇的基質溫度分別為20.24℃和24.07℃,與景天屬植物和裸土差異明顯;較低的空氣溫度(高於表面100mm處),正常澆水處理和旱處理水蘇的空氣溫度分別為24.82、25.14℃。正常澆水的景天屬植物的入風口空氣溫度和出風口空氣溫度差異明顯,其平均空氣溫度差為1.21℃。由此可見,水蘇有較好的降溫能力,而景天屬植物在正常水分條件下有利於上層空氣流動。
測量儀專利
本實用新型公開了一種
太陽輻射七要素測量儀,包括太陽直接輻射表,用於測量太陽直接輻射;太陽總輻射感測器一,用於測量太陽散射輻射;太陽總輻射感測器二,用於測量
太陽總輻射;太陽總輻射感測器三,用於測量太陽反射輻射;太陽長波輻射感測器一,用於測量大氣長波輻射;太陽長波輻射感測器二,用於測量地面長波輻射;以及光平衡感測器、平板、驅動裝置和微機控制器。採用上述結構後,能夠同時對太陽輻射七要素進行測量,能自動調整方位,對太陽實現全天候自動實時追蹤,太陽輻射七要素包括太陽總輻射、
散射輻射、
直接輻射、
反射輻射、大氣長波輻射、地面長波輻射和淨全輻射,且操作簡單,跟蹤速度快,測量精度高,無需每天繁瑣的調試。