基準(zhǔn)輻射站（BSRN）

■ 測(cè)量輻射

■ 評(píng)估輻射收支變化

■ 能源評(píng)估監(jiān)測(cè)

在范圍內(nèi)進(jìn)行地球表面輻射收支的測(cè)量，是了解地球氣候系統(tǒng)以及人類對(duì)氣候變化影響的基礎(chǔ)。在衛(wèi)星上進(jìn)行的觀測(cè)，如果沒有設(shè)在地面對(duì)照區(qū)內(nèi)不同站點(diǎn)的高準(zhǔn)確度的測(cè)量進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證，就不可能對(duì)地表輻射收支進(jìn)行可靠的評(píng)估。以相同的準(zhǔn)確度進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，對(duì)于評(píng)估區(qū)內(nèi)的氣候趨勢(shì)也是需要的。這樣的測(cè)量對(duì)于評(píng)估大氣輻射傳輸?shù)睦碚摲治鼋Y(jié)果、驗(yàn)證氣候模式計(jì)算以及研究地表輻射變化趨勢(shì)也都是的。

基準(zhǔn)輻射站長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)幾種能反映氣候變化特征的輻射要素，作為我國(guó)的輻射測(cè)量基準(zhǔn)并用于其他太陽(yáng)輻射資料的校準(zhǔn)，能適應(yīng)國(guó)家氣候監(jiān)測(cè)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求，滿足觀測(cè)數(shù)據(jù)的高精度和高穩(wěn)定性要求。基準(zhǔn)輻射觀測(cè)主要包括太陽(yáng)直接輻射、散射輻射、總輻射、反射輻射、大氣長(zhǎng)波輻射、地面長(zhǎng)波輻射等，根據(jù)需要還會(huì)增加紫外輻射、光合有效輻射和同步的常規(guī)氣象要素。

對(duì)于許多太陽(yáng)能評(píng)估、太陽(yáng)能板和太陽(yáng)能工程以及太陽(yáng)能熱水器效能評(píng)估可以僅僅測(cè)量短波輻射，一般是總輻射、散射輻射和直接輻射。這時(shí)我們可以選用CR3000輻射測(cè)量站，同時(shí)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(shù)據(jù)采集器及其8個(gè)輻射傳感器，3個(gè)通風(fēng)罩，一個(gè)太陽(yáng)跟蹤器,數(shù)據(jù)采集器控制箱，及支架和供電系統(tǒng)組成.系統(tǒng)支架把數(shù)據(jù)通過(guò)串口或光纜傳輸?shù)奖O(jiān)控計(jì)算機(jī)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

對(duì)輻射的收支的長(zhǎng)期測(cè)量對(duì)研究天氣和氣象學(xué)有著非常重要的意義，該站為其觀測(cè)提供長(zhǎng)期有效的數(shù)據(jù)；

輻射的測(cè)量分為太陽(yáng)輻射測(cè)量和地球輻射的測(cè)量。

以下是太陽(yáng)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(yáng)不斷向地球大氣及地面發(fā)射電磁波。大約99％的太陽(yáng)輻射或短波輻射的范圍在0.3~3.0μm;而絕大多數(shù)的地球輻射或稱長(zhǎng)波輻射集中在3.5~50μm。

在地球大氣層上表面太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度約為1370W/m2。該值被稱為太陽(yáng)輻射常數(shù)。。

嚴(yán)格的說(shuō)，測(cè)量直接輻射、散射輻射必須采用太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)（Tracker）。散射輻射的測(cè)量采用總輻射表加遮光片測(cè)量。為了得到高精度的天空向下長(zhǎng)波輻射，該長(zhǎng)波探頭*好也是加遮光片的。而且對(duì)于輻射表而言需要加通風(fēng)器，以保持探頭的身體溫度的相對(duì)穩(wěn)定，以及去除可能聚結(jié)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(yīng)該包括每一個(gè)輻射變量的1分鐘內(nèi)的均值、*小值、*大值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。這個(gè)規(guī)范是基于上等短波輻射表和長(zhǎng)波輻射表的典型1/e響應(yīng)時(shí)間為近似1秒。

BSRN站的管理者應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)輔助測(cè)量的采樣和數(shù)據(jù)記錄*遵守標(biāo)準(zhǔn)WMO程序。

當(dāng)用自動(dòng)采集系統(tǒng)來(lái)測(cè)量氣壓、溫度、濕度及風(fēng)速/風(fēng)向時(shí)，*好以與輻射測(cè)量相同的頻率來(lái)測(cè)量。由于溫度、壓力及濕度數(shù)據(jù)對(duì)于充分理解不同輻射設(shè)備的能量平衡，及輻射平衡的紅外組分來(lái)說(shuō)非常重要，所以BSRN站應(yīng)該進(jìn)行這些測(cè)量。至少，每個(gè)BSRN站應(yīng)當(dāng)以相同頻率測(cè)量空氣溫度。

BSRN 測(cè)量精度

1 直接太陽(yáng)輻射

BSRN對(duì)直接太陽(yáng)輻射的目標(biāo)精度為1%或2 Wm-2。建議同時(shí)使用正常入射太陽(yáng)溫度計(jì)（CH1）和-概空腔輻射計(jì)（ACR）。

2 散射輻射

目標(biāo)精度為4%或5 Wm-2。所用的輻射表應(yīng)該通風(fēng)及配備本體溫度傳感器。遮擋直接輻射時(shí)，需要跟蹤盤與-概空腔輻射計(jì)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(biāo)精度為2%或5 Wm-2。應(yīng)該直接測(cè)量總輻射，并且使用與散射輻射相同的帶通風(fēng)的輻射表，以進(jìn)行基礎(chǔ)質(zhì)量控制及標(biāo)定的boot-strapping。

4 反射短波輻射

應(yīng)選擇與散射輻射和總輻射相同類型的帶通風(fēng)的短波輻射表。應(yīng)配備水平遮擋環(huán)以防止在低太陽(yáng)高度地區(qū)接收到直接輻射。支撐角應(yīng)小于5°（例如，覆蓋天底角85°到90°）。設(shè)備應(yīng)當(dāng)固定到30m高的塔上，以提供有代表性的反射輻射區(qū)域。

5 向下長(zhǎng)波輻射

目標(biāo)精度為5%或10 Wm-2，whichever is greater。應(yīng)用帶遮擋和通風(fēng)設(shè)備的長(zhǎng)波輻射表來(lái)測(cè)量。

6 向上長(zhǎng)波輻射

應(yīng)選擇與向下長(zhǎng)波輻射相同類型的帶通風(fēng)的短波輻射表。應(yīng)配備水平遮擋環(huán)以防止在低太陽(yáng)高度地區(qū)接收到直接輻射。支撐角應(yīng)小于5°（例如，覆蓋天底角85°到90°）。設(shè)備應(yīng)當(dāng)固定到30m高的塔上，以提供有代表性的反射輻射區(qū)域。

氣象測(cè)量的精度

數(shù)據(jù)采集設(shè)備的精度

1 時(shí)間

時(shí)間精度應(yīng)該保持在平均周期的±1%，對(duì)于1分鐘的平均周期來(lái)說(shuō)，相應(yīng)的精度要**0.6秒。由于時(shí)鐘精度好于1秒很難，BSRN將精度放寬到1秒。

2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)精度

精度±0.01%或±1 μV。