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1、气象学实验气象学实验实验一实验一 太阳辐射和日照时数的观测太阳辐射和日照时数的观测 一、内容一、内容1.太阳直接辐射（太阳直接辐射（S）通量。）通量。2.总辐射（总辐射（St）通量。）通量。3.漫射辐射（漫射辐射（Sd）通量。）通量。4.地面反射（地面反射（Sr）通量。）通量。5.计算：计算：（1）水平面上太阳直接辐射（）水平面上太阳直接辐射（Sb）通量。）通量。（2）地面反射率）地面反射率r。（3）大气透明系数）大气透明系数P。6.一天中日照时数的观测并计算日照百分率。一天中日照时数的观测并计算日照百分率。二、太阳辐射与地面反射的观测二、太阳辐射与地面反射的观测和记录整理和记录整理（一）仪器
2、（一）仪器1辐射电流表：与其它仪器配合使用。有辐射电流表：与其它仪器配合使用。有“+”、“1”、“2”三个接线柱。三个接线柱。“1”为负极，辐射较为负极，辐射较弱时使用；弱时使用；“2”为负极，辐射较强时使用。为负极，辐射较强时使用。2太阳直接辐射表：只能测太阳直接辐射，与辐太阳直接辐射表：只能测太阳直接辐射，与辐射电流表配合使用，正极与正极相接，负极与负射电流表配合使用，正极与正极相接，负极与负极相接。测定前要对准光线。极相接。测定前要对准光线。3天空辐射表：可测太阳总辐射、漫射辐射、地天空辐射表：可测太阳总辐射、漫射辐射、地面反射。与辐射电流表配合使用，正极与正极相面反射。与辐射电流表配合
3、使用，正极与正极相接，负极与负极相接。接，负极与负极相接。辐辐射射电电流流表表直直接接辐辐射射表表天天空空辐辐射射表表（二）测定步骤1太阳直接辐射太阳直接辐射S的观测的观测（1）正确安装仪器；）正确安装仪器；（2）观测前记录天气状况；）观测前记录天气状况；（3）测定前对准光线；）测定前对准光线；（4）读数：）读数：不打开帽盖，记录电流表读数不打开帽盖，记录电流表读数N01；打开帽盖，等候打开帽盖，等候15-40s，记录电流表读数，记录电流表读数N1、N2、N3间隔时间为间隔时间为5-10s；盖上帽盖，等候盖上帽盖，等候10-20s，记录电流表读数，记录电流表读数N02。2太阳总辐射太阳总辐射S
4、t的观测的观测（1）正确安装仪器，确保天空辐射表水平；）正确安装仪器，确保天空辐射表水平；（2）观测前记录天气状况；）观测前记录天气状况；（3）读数：）读数：不打开帽盖，记录电流表读不打开帽盖，记录电流表读数数N01；打开帽盖，等候打开帽盖，等候15-40s，记录电流表读，记录电流表读数数N1、N2、N3间隔时间为间隔时间为5-10s；盖上帽盖，等候盖上帽盖，等候10-20s，记录电流表读，记录电流表读数数N02。3太阳漫射辐射太阳漫射辐射Sd的观测的观测（1）正确安装仪器，确保天空辐射表水平；）正确安装仪器，确保天空辐射表水平；（2）观测前记录天气状况；）观测前记录天气状况；（3）测定前使用
5、遮光板；）测定前使用遮光板；（4）读数：）读数：不打开帽盖，记录电流表读数不打开帽盖，记录电流表读数N01；打开帽盖，等候打开帽盖，等候15-40s，记录电流表读数，记录电流表读数N1、N2、N3间隔时间为间隔时间为5-10s；盖上帽盖，等候盖上帽盖，等候10-20s，记录电流表读数，记录电流表读数N02。4地面反射辐射地面反射辐射Sr的观测的观测（1）正确安装仪器；）正确安装仪器；（2）观测前记录天气状况；）观测前记录天气状况；（3）测定前反转天空辐射表正对准地面，一般离）测定前反转天空辐射表正对准地面，一般离地面地面1.2m；（4）读数：）读数：不打开帽盖，记录电流表读数不打开帽盖，记录电
6、流表读数N01；打开帽盖，等候打开帽盖，等候15-40s，记录电流表读数，记录电流表读数N1、N2、N3间隔时间为间隔时间为5-10s；盖上帽盖，等候盖上帽盖，等候10-20s，记录电流表读数，记录电流表读数N02。（三）结果计算（三）结果计算1太阳直接辐射数据整理计算太阳直接辐射数据整理计算（1）太阳直接辐射通量的计算）太阳直接辐射通量的计算计算零点平均值计算零点平均值N0(N01+N02)/2，并计算订正，并计算订正后的值；后的值；计算计算3次观测平均值，并查出订正值次观测平均值，并查出订正值N；计算订正后的观测值计算订正后的观测值N；计算太阳直接辐射通量计算太阳直接辐射通量S=N。注注：
7、为换算因子，分为为换算因子，分为2种情形：种情形：1(直直)；2(直直)。（2）水平面上太阳直接辐射（）水平面上太阳直接辐射（Sb）通量的计算）通量的计算查出当地的纬度查出当地的纬度、太阳倾角、太阳倾角、当地经度；、当地经度；查算时角查算时角：1）地方时）地方时=北京时北京时+（当地经度（当地经度-120）4分分/1。2）真太阳时）真太阳时=地方时地方时+时差。时差。3）由真太阳时查出时角）由真太阳时查出时角；计算计算sinh=sinsin+coscoscos；计算各时点水平面上太阳直接辐射通量计算各时点水平面上太阳直接辐射通量Sb=S*sinh。（3）大气透明系数）大气透明系数P的计算的计算
8、计算大气质量计算大气质量m=1/sinh；大气透明系数大气透明系数P=(S/S0)(1/m)。2太阳总辐射通量太阳总辐射通量St数据整理计算数据整理计算（1）太阳总辐射通量）太阳总辐射通量St的计算的计算计算零点平均值计算零点平均值N0(N01+N02)/2，并计，并计算订正后的值；算订正后的值；计算计算3次观测平均值，并查出订正值次观测平均值，并查出订正值N；计算订正后的观测值计算订正后的观测值N；计算太阳总辐射通量计算太阳总辐射通量St=N。注：注：为换算因子，分为为换算因子，分为2种情形：种情形：1(天天)；2(天天)。（2）辐射日总量的计算）辐射日总量的计算(只针对观测间隔期为只针对观
9、测间隔期为1小时的情小时的情形形)查当地的纬度查当地的纬度、当天的太阳倾角、当天的太阳倾角；计算当天日出日落的余弦值：计算当天日出日落的余弦值：cos0=-tantan。查出，若为钝角时，取其补角，并在日照常用表中查出查出，若为钝角时，取其补角，并在日照常用表中查出日出日落的真太阳时，并换算成北京时；日出日落的真太阳时，并换算成北京时；计算辐射日总量计算辐射日总量St=(St1/2)(t1-t0)+30(St1+Stn)+60(St2+St3+S t(n-1)+(Stn/2)(t00-tn)St为辐射日总量通量，单位：为辐射日总量通量，单位：w/m2；t0为日出北京时，为日出北京时，t00为日
10、落北京时，单位：分；为日落北京时，单位：分；t1,t2,，tn是测定时间，是测定时间，单位：分；单位：分；St1,St2,，Stn为每小时观测所得的总辐射为每小时观测所得的总辐射通量密度，单位：通量密度，单位：w/m2。3太阳漫射辐射通量太阳漫射辐射通量Sd的计算的计算计算零点平均值计算零点平均值N0(N01+N02)/2，并计，并计算订正后的值；算订正后的值；计算计算3次观测平均值，并查出订正值次观测平均值，并查出订正值N；计算订正后的观测值计算订正后的观测值N；计算太阳漫射辐射通量计算太阳漫射辐射通量Sd=N。注：注：为换算因子，分为为换算因子，分为2种情形：种情形：1(天天)；2(天天)
11、。4地面反射辐射地面反射辐射Sr的计算的计算（1）地面反射辐射）地面反射辐射Sr的计算的计算计算零点平均值计算零点平均值N0(N01+N02)/2，并计算订正，并计算订正后的值；后的值；计算计算3次观测平均值，并查出订正值次观测平均值，并查出订正值N；计算订正后的观测值计算订正后的观测值N；计算地面反射辐射通量计算地面反射辐射通量Sr=N。注：注：为换算因子，分为为换算因子，分为2种情形：种情形：1(天天)；2(天天)。（2）地面反射率）地面反射率r的计算的计算r=(Sr/St)100%。三、日照时数的观测与日照率的计算三、日照时数的观测与日照率的计算1配制药液与日照纸的涂抹配制药液与日照纸的
12、涂抹（1）赤血盐）赤血盐g：水：水ml=1:10；（2）柠檬酸铁铵）柠檬酸铁铵g：水：水ml=3:10；（3）二者等量混匀后，均匀涂抹于日照纸上，阴）二者等量混匀后，均匀涂抹于日照纸上，阴暗处晾干；暗处晾干；2把日照纸正确安装于暗筒式日照计中，把日照纸正确安装于暗筒式日照计中，10时箭时箭头对准筒口白线，头对准筒口白线，14时线对准筒底白线时线对准筒底白线；3调好当地纬度，并置于野外，高头对准正北方调好当地纬度，并置于野外，高头对准正北方向；向；4观测结束后，取出日照纸。观测结束后，取出日照纸。5统计日照时数。统计日照时数。6计算日照率计算日照率日照率日照率=(实际日照时数实际日照时数/昼长昼
13、长)100%日照纸日照纸暗筒式日照计本实验报告写作要求本实验报告写作要求（1）写清楚实验目的及各指标的测定步骤。）写清楚实验目的及各指标的测定步骤。（2）分组实际测定当地某日某个时间点的太阳直）分组实际测定当地某日某个时间点的太阳直接辐射接辐射S、总辐射、总辐射St、漫射辐射、漫射辐射Sd、地面反射辐、地面反射辐射射Sr；计算各指标值（；计算各指标值（S、St、Sd、Sr、Sb、P、r）。）。（3）计算给定材料各项数值（表中空格）。）计算给定材料各项数值（表中空格）。（4）计算给定材料辐射日总量）计算给定材料辐射日总量St。（5）作折线图（时间为横坐标、）作折线图（时间为横坐标、St为纵标），并为纵标），并分析分析St随时间的变化特征。随时间的变化特征。