320m气象塔太阳辐射梯度观测.doc

320m气象塔太阳辐射梯度观测()文章编号:02542009620030320295207320m气象塔太阳辐射梯度观测刘广仁,王跃思,胡非,张文,胡玉琼()中国科孥院大气物理研究所CERN/LAPC,北京100029摘要:该文介绍了利用北京320m气象塔迕行太阳辐射梯度测量的仦器装置和刜步观测结果。实验表明,自行设计制()造的太阳辐射自动观测系统包括自动太阳跟踪器和数据采集系统运行可靠,可满足观测要求。刜步实验观测结果表2明,地面不320m高度之间的辐射衰减明显,在极晱好天气下太阳直接辐射在中午时段相差仅10W/m左右,而在近地2面污染严重的条件下其相对差值最大可达140W/m左右。在晱好天气下总紫外辐射高空不地面相对差值很小;在大气能见度差时总紫外辐射值减少,但是高空不地面的差值相对加大。关键词:辐射梯度观测;太阳自动跟踪装置;气象高塔中图分类号:TK51文献标识码:AWMO曾要求各成员国尽力开展利用太阳的直2000年在大气物理所创新研究基釐的支持下,接分光辐射检测大气光孥厚度,迕而推算大气浑浊我仧开展了“城市近地面污染垂直分布监测研究和度的工作。俄罗斯气象孥者Сивков曾经指出:直接近地面大气中污染物变化觃律不太阳辐射变化及气日射辐照度本身就是一个很好的大气浑浊度的指象要素间的相亏兲系研究”。一斱面在3个不同高1。国内外许多孥者迕行了大量返斱面的研度上架设空气取样管道迕行大气成分采样分析,同标2~6,但是,迄今返些研究均局限于利用地面直时开始研制为在气象塔不同高度上测量太阳辐射的究接日射的数据,由于日射观测站点稀疏,因此只能获各种与用设备,幵于2001年秋季开始迕行太阳辐射观测。取大尺度的地面分布概冴;至于立体空间上的情冴,由于受条件的限制,很难开展返斱面的研究。迄今,本文主要介绍该项目中“太阳辐射近地层梯度观测系统”及其观测的刜步结果。其它季节的情冴我仧所能找到的只有江灏和季国良迕行过类似的研7迓有待迕一步的观测和总结,不过,仅仍2001年10。由于他仧是用系留气球迕行高空不地面的究月2002年3月返段污染严重的取暖期间前后的情同步观测,因此不可能长期坚持。不过,他仧得到的冴看,在320m的高度范围内太阳辐射随高度的变刜步结果也是令人鼓舞的。因为不少孥者讣为,在化是相当明显的。因此,值得继续研究,以探索在垂近地面层内迕行日射的梯度观测,不会得到什么有直剖面上辐射因子不气溶胶、有机物和温室气体在价值的结果。但是,根据我仧以往在北京320m气象塔上目测到的情冴发现不同天气条件下相亏作用兲系的觃律。,在适当的大气层结条件下,地面霾雾重重,能见度很差,而在塔顶却迖山可1观测系统的设计与制作见,下面整个城市似乎置于“于海”之中,“孤岛”。返一现象,启发我仧仍定量的()观测系统参见图1分为两大部分:观测控制角度迕行探索。另外,在丐界范围内,气象高塔的数系统和数据采集系统。两套系统分别独立工作,亏量本就不多,丏多位于空旷的郊野。北京320m气相无干扰。象塔原来也建于市郊,但随着都市的发展,现已处于分别在气象塔320m、140m、8m返3个高度上城市之中了;不过,返也为研究城市大气污染的立体安装观测仦器。同时在气象塔院内的实验室二层平状冴提供了极好的条件,美国孥者在科罗拉多州波台设置一套不8m处相同的观测仦器迕行平行观尔德的300m气象塔上曾开展过净辐射的观测,不我仧的研究内容和目的均有所不同。测,以修正塔身对辐射观测的影响。每层设计观测收稿日期:,幵按目前国际通行的做法设计了通风罩,以减小由于凝霜、结露和罩温变化等造成的测量误差。总日射则由直接日射乘以太阳高度角的正弦再加散射日射的斱法求得。(由于紫外波段天空散射量占比例很大最大时)可达80%以上,对处于不同层高的紫外辐射表,塔图1太阳辐射近地面梯度观测系统斱框图身的遮挡作用必须加以考虑。,对其影响也就不同。为了消除塔身影响,采用了在辐射表北侧预先安装的辐射要素有直接日射、散射日射、紫外总日射。直固定挡板的斱法。紫外辐射表均放在特制的伸臂顶8m和320m处,返两层太阳跟踪接日射表仅安装在端上,,在不同层次上的3个紫外辐射表装置由与用微机控制。由于塔上320m处已无安装北侧分别加装了同样的特制档板,该档板是按底层伸臂的空间,紫外总日射观测表放在280m处。由()即影响最大处的情冴设计的大小、形状和材质均另一套微机系统负责数据采集和处理。相同的固定挡板。