0 引言
      長(zhǎng)期、精確和可靠的輻射觀測(cè)是研究氣候與環(huán)境變化的基本資料之一。隨著氣候變化研究的深入，對(duì)輻射觀測(cè)精度要求越來(lái)越高。世界氣象組織對(duì)地面輻射基準(zhǔn)站網(wǎng)(BaselineSurfaceRadiationNetwork：BsRN)中總輻射表觀測(cè)精度要求從4提高到2或5Wml。這些技術(shù)指標(biāo)的提高對(duì)輻射儀器的選型及校準(zhǔn)技術(shù)提出了新的要求。中國(guó)氣象部門自1957年建立太陽(yáng)輻射觀測(cè)站網(wǎng)以來(lái)，就開始配套建立太陽(yáng)輻射的標(biāo)準(zhǔn)與量值傳遞系統(tǒng)，保證了業(yè)務(wù)觀測(cè)的運(yùn)行。
 
      太陽(yáng)能輻射觀測(cè)也是大氣本底站基本業(yè)務(wù)，與常規(guī)輻射站不同之處是中國(guó)大氣本底站所用的儀器是全部進(jìn)口。本文分析2007年8月1619日在北京上甸子區(qū)域大氣本底站(40。39N、117。07E，293．3m)，對(duì)總輻射表的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)工作。通過(guò)本文對(duì)輻射表校準(zhǔn)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析以了解對(duì)總輻射表校準(zhǔn)的業(yè)務(wù)流程以及以CM22表和腔體直接輻射表校準(zhǔn)總輻射表的精度狀況。
 
1 儀器及觀測(cè)
      在校準(zhǔn)觀測(cè)中，總輻射表標(biāo)準(zhǔn)是中國(guó)氣象局國(guó)家氣象計(jì)量站一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的HF腔體直接輻射表和工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)CM22(#060016和#060017)總輻射表。被校準(zhǔn)的儀器主要是上甸子區(qū)域大氣本底站的業(yè)務(wù)觀測(cè)以及備份的總輻射表，它們均為美國(guó)Eppley實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)。此外，中國(guó)氣象局錫林浩特地面基準(zhǔn)輻射站備份的總輻射表以及國(guó)家氣象計(jì)量站的工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)總輻射表也參與了這次的比對(duì)校準(zhǔn)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。2007年8月17日和8月18日進(jìn)行總輻射表的校準(zhǔn)觀測(cè)。上甸子業(yè)務(wù)總輻射表與CampbellScientific公司的CR10XTD采集器連接，電壓測(cè)量誤差在25mV滿量程下為0．29／6。其余表與美國(guó)的KEITHLEY200020型六位半數(shù)據(jù)采集器連接。輻射數(shù)據(jù)的采樣頻率為1Hz，存貯1分鐘的數(shù)據(jù)的平均值、最大值、最小值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。對(duì)總輻射表校準(zhǔn)位于上甸子本底站的樓頂，且在天空晴朗，太陽(yáng)高度角大于3O。，溫度在2010℃、風(fēng)速小于5m/ s、相對(duì)濕度小于80的條件下進(jìn)行的
 
2 校準(zhǔn)方法
      總輻射表的兩種校準(zhǔn)方法：一是將HF型腔體直接輻射表與被校準(zhǔn)的總輻射表同置于太陽(yáng)輻射條件下。將被校準(zhǔn)的總輻射表的電壓輸出值與HF型絕對(duì)腔體輻射表測(cè)量的太陽(yáng)直接輻照度的垂直分量加上帶遮光裝置的標(biāo)準(zhǔn)總輻射表的測(cè)量值(散射輻射)相比較，即可計(jì)算出被校準(zhǔn)總輻射表的靈敏度。二是將工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)總輻射表與被校準(zhǔn)的總輻射表同置于太陽(yáng)輻射條件下，被校準(zhǔn)的總輻射表的電壓與標(biāo)準(zhǔn)總輻射表的電壓相比較，即可得出被校準(zhǔn)表的靈敏度。具體方法參照楊云等直接輻射和總輻射的量值傳遞校準(zhǔn)方法I4]。

 

3 校準(zhǔn)結(jié)果分析
      校準(zhǔn)觀測(cè)中分別采用兩種標(biāo)準(zhǔn)，即HF型絕對(duì)腔體直接輻射表加總輻射表(CM22表觀測(cè)散射，人工遮擋太陽(yáng))和工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)CM22總輻射表作為標(biāo)準(zhǔn)。表1給出的是利用迭代法計(jì)算的各總輻射表在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下的靈敏度系數(shù)及其與原靈敏度系數(shù)的相對(duì)誤差。
 
      從表中我們不難看出：在兩種校準(zhǔn)下，計(jì)算出的各總輻射表的靈敏度系數(shù)值比較接近，但不同類型的總輻射表的校準(zhǔn)結(jié)果各不相同。PSP表靈敏度系數(shù)均小于原值，而CM22和CM21的則大于原值。其中CM22或CM21的靈敏度系數(shù)偏離原值最小，僅為1。848型輻射表的誤差略大，為5左右?？傮w來(lái)說(shuō)，以腔體直接輻射表和CM22表為標(biāo)準(zhǔn)所校準(zhǔn)的總輻射表的靈敏度系數(shù)值非常接近，大部分

 

      CM22對(duì)各種輻射表校準(zhǔn)的靈敏度系數(shù)值相當(dāng)接近以HF腔體直接輻射表校準(zhǔn)的結(jié)果，其輻照度測(cè)量誤差(以8月17日為例)基本上在5Wm范圍內(nèi)。這是因?yàn)橐环矫鍯M22具有極低的熱偏移。另一方面，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)CM22表的余弦響應(yīng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)CM22具有極好的角度響應(yīng)。在天頂角為70。時(shí)，余弦響應(yīng)的誤差在2左右(圖略)。CM22表的性能足以使之成為傳遞標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在沒(méi)有腔體直接輻射表做標(biāo)準(zhǔn)的情況下，其校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度亦可以達(dá)到BSRN的要求。
 
4 結(jié)論
      通過(guò)本文對(duì)各輻射表校準(zhǔn)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，可得出以下結(jié)論：(1)以工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的CM22輻射表為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大氣本地站的總輻射表所確定的各種總輻射表靈敏度系數(shù)接近以HF型腔體直接輻射表校準(zhǔn)結(jié)果，兩者之差不超過(guò)0：1VWm，且短波輻照度差別基本上在5Wm以內(nèi)。(2)以工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)CM22輻射表校準(zhǔn)同類型的總輻射表，其校準(zhǔn)結(jié)果等同于以腔體直接輻射表校準(zhǔn)的結(jié)果。

• 上一篇：幾種太陽(yáng)總輻射表的校準(zhǔn)檢定方法比較
• 下一篇：校準(zhǔn)檢定各種熱流計(jì)并出具報(bào)告