表面辐射测量

总短波“太阳”辐射通量密度在地球表面水平表面(BOA),即全球辐射, Eg#,是用一个热量计测量的。第一级日冕计用热电堆测量暴露的光学黑色表面与白色表面(在旧仪器中)或较低的非暴露表面之间的温度差。为了排除来自周围环境的热辐射和热量平流,黑色表面覆盖着两个石英玻璃圆顶,它们可以传输波长在200到4500 nm之间的辐射,并且在仪器中集成了温度校正电路。另一种常用的“热量计”,由于其成本较低,是基于一个硒电池,在照明时引起电流流动。传感器上覆盖了适当的滤波器来测量太阳辐射,但测量的最大波长是1100nm,所以总太阳辐射是间接确定的,假设全光谱与1100nm以下的光谱之比是恒定的。在大多数室外条件下,这一假设对许多应用来说已经足够好了,例如,计算作物需水量,但非热电堆日光灯不能用于一级气象测量。

为了确保测量的可靠性,经常清洗圆顶和每年校准传感器是必要的。这些和其他的限制导致了稀疏的测量网络产生可靠的太阳辐射数据,与那些测量空气温度的数据相比。大部分的网络是在1960年开始运作的国际地球物理年1958年。

我们感兴趣的第二个广泛使用的表面测量是日照时间(SSD),或太阳直接辐射超过120 wm2阈值的时间量,大约相当于晴空条件[1]下太阳高度3°的直接辐照度。这一指标已被证明与全球辐射高度相关,无论是在单日基础上还是在年度总量上[18,19]。测量固态硬盘的仪器在19世纪开始使用,最近对它们的一些历史进行了回顾。许多可追溯到19世纪的测量系列以各种形式提供,对这些测量的分析使我们能够粗略地了解一个多世纪以来太阳辐射的变化(例如[21,22])。

除了地面测量外,基于卫星的传感器20多年来一直在监测不同波段的地球亮度。算法已经开发出来,利用这些测量来计算太阳在地表的辐射。这些测量具有比地面传感器测量的几平方厘米大几个数量级的空间平均面积的优点,并且不断努力提高卫星测量的可靠性和准确性已使其得到越来越多的接受。

继续阅读:地表太阳辐射测量档案

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