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PSP总日射表灵敏度系数的热偏移订正方法

杨云 丁蕾 程兴宏 权继梅 彭继达

杨云, 丁蕾, 程兴宏, 等. PSP总日射表灵敏度系数的热偏移订正方法. 应用气象学报, 2012, 23(5): 585-592..
引用本文: 杨云, 丁蕾, 程兴宏, 等. PSP总日射表灵敏度系数的热偏移订正方法. 应用气象学报, 2012, 23(5): 585-592.
Yang Yun, Ding Lei, Cheng Xinghong, et al. Thermal offset correction methods for sensitivity of PSP pyranometer. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(5): 585-592.
Citation: Yang Yun, Ding Lei, Cheng Xinghong, et al. Thermal offset correction methods for sensitivity of PSP pyranometer. J Appl Meteor Sci, 2012, 23(5): 585-592.

PSP总日射表灵敏度系数的热偏移订正方法

资助项目: 

国家自然科学基金青年基金项目 40905071

详细信息
    通信作者:

    杨云, E-mail: yyaoc@cma.gov.cn

Thermal Offset Correction Methods for Sensitivity of PSP Pyranometer

  • 摘要: PSP总日射表在我国一直作为标准总日射表和质量优良的辐射仪器在使用,2006年以前还曾作为国家散射标准,在太阳辐射量值传递中测量标准散射辐射,通过成分和法计算标准总日射辐照度。总日射表的校准在晴天条件下进行,此时天空无云,由于热偏移为负值,导致对短波灵敏度系数被低估。2011年10月14日—11月15日在北京密云上甸子大气本底站进行了对比观测试验,通过对不同总日射表热偏移订正方法的试验与研究,进行了5种热偏移订正方法的比较。通过订正,在用于室外成分和法校准时,PSP表的灵敏度系数的准确度可提高1%,进而提高总辐射的测量准确度。
  • 图  1  总日射表测量值与标准总辐照度的差值

    Fig. 1  Difference between measurement of pyranometer and reference global irradiance

    图  2  2011年10月16日夜间热偏移方程

    Fig. 2  Thermal offset equation at night on 16 Oct 2011

    图  3  用夜间热偏移方程计算的日间热偏移曲线

    Fig. 3  Daytime thermal offset curves calculating from thermal offset equation at night

    图  4  PSP表夜间零点变化曲线

    Fig. 4  PSP pyranometer zero offset curve at night

    图  5  5种订正方法计算未遮光PSP表日间热偏移曲线

    Fig. 5  Daytime thermal offset curves of unshaded PSP pyranometer using five methods

    图  6  5种订正方法计算遮光PSP表日间热偏移曲线

    Fig. 6  Daytime thermal offset curves of shaded PSP pyranometer using five methods

    表  1  各方法得到的总日射表热偏移误差比较 (单位:W·m-2)

    Table  1  Thermal offset comparison of pyranometer from various methods (unit:W·m-2)

    表号 型号 方法1 方法2 方法3 方法4 方法5
    20462F3 PSP -7.4 -10.5 -4.8 -3.3
    20463F3 PSP -7.8 -14.3 -4.3 -3.0
    33734F3 PSP -5.4 -11.6 -6.7 -8.1 -2.7
    33779 8-48 -1.4 3.3 -0.3
    060016 CMP22 -0.2 -2.2 -1.2
    100180 CMP22 -2.1 -1.0 -1.0
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    表  2  成分和法用“净”长波灵敏度系数订正前后与“遮/不遮”法比较

    Table  2  Comparison of shade/unshade method to sum composition method corrected by RNET

    表号 型号 RUCS/(μV·W-1·m2) RCCS/(μV·W-1·m2) RSU/(μV·W-1·m2) 百分比误差/%
    RUCS RCCS
    20462 PSP 10.07 10.15 10.21 -1.4 -0.6
    20463 PSP 9.50 9.58 9.68 -1.9 -1.0
    33734 PSP 7.89 7.98 8.07 -2.2 -1.1
    注:RUCS为未修正的成分和法得到的灵敏度;RCCS为热偏移修正后的成分和法得到的灵敏度;RSU为“遮/不遮”法得到的灵敏度。下同。
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    表  3  使用3种方法计算33734F3灵敏度的比较

    Table  3  Comparison of 33734F3 sensitivity using three methods

    时间 太阳天
    顶角/(°)
    净热辐射
    /(W·m-2)
    RUCS/
    (μV·W-1·m2)
    RCCS/
    (μV·W-1·m2)
    RSU/
    (μV·W-1·m2)
    百分比误差/%
    RUCS RCCS
    11:27:32 58.6 -137.8 7.77 7.91 7.97 -2.5 -0.8
    11:33:32 58.5 -134.5 7.78 7.91 7.97 -2.4 -0.7
    11:39:32 58.4 -135.2 7.79 7.92 7.98 -2.3 -0.7
    11:45:32 58.3 -135.3 7.79 7.92 7.98 -2.4 -0.7
    11:51:32 58.3 -136.5 7.79 7.92 7.98 -2.4 -0.7
    11:57:32 58.3 -135.6 7.77 7.91 7.98 -2.6 -0.9
    12:03:32 58.3 -136.2 7.78 7.92 8.00 -2.7 -1.0
    12:09:32 58.3 -137.0 7.77 7.90 7.98 -2.7 -1.0
    12:15:32 58.4 -136.2 7.76 7.90 8.00 -2.9 -1.2
    12:21:32 58.6 -136.0 7.76 7.89 7.99 -2.9 -1.2
    12:27:32 58.7 -136.2 7.76 7.89 8.00 -3.0 -1.3
    12:33:32 58.9 -139.3 7.77 7.91 8.00 -2.8 -1.1
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    表  4  成分和法用“净”长波方程订正前后与“遮/不遮”法比较

    Table  4  Comparison of shade/unshade method to sum composition method corrected by ENIR equation

    表号 型号 RUCS/(μV·W-1·m2) RCCS/(μV·W-1·m2) RSU/(μV·W-1·m2) 百分比误差/%
    RUCS RCCS
    20462 PSP 10.07 10.14 10.21 -1.4 -0.7
    20463 PSP 9.50 9.56 9.68 -1.9 -1.3
    33734 PSP 7.89 7.94 8.07 -2.2 -1.6
    36176 8-48 9.54 9.55 9.58 -0.5 -0.3
    100180 CMP22 9.34 9.37 9.38 -0.4 -0.1
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    表  5  成分和法用加盖法订正前后与“遮/不遮”法比较

    Table  5  Comparison of shade/unshade method to sum composition method corrected by cap-offset

    表号 型号 RUCS/(μV·W-1·m2) RCCS/(μV·W-1·m2) RSU/(μV·W-1·m2) 百分比误差/%
    RUCS RCCS
    33734 PSP 7.89 7.98 8.07 -2.2 -1.2
    100180 CMP22 9.34 9.36 9.38 -0.4 -0.2
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    表  6  成分和法用夜间零点均值法订正前后与“遮/不遮”法的比较

    Table  6  Comparison of shade/unshade method to sum composition method corrected by average of zero offset at night

    表号 型号 RUCS/(μV·W-1·m2) RCCS/(μV·W-1·m2) RSU/(μV·W-1·m2) 百分比误差/%
    RUCS RCCS
    20462 PSP 10.07 10.10 10.21 -1.4 -1.1
    20463 PSP 9.50 9.52 9.68 -1.9 -1.7
    33734 PSP 7.89 7.91 8.07 -2.2 -2.0
    36176 8-48 9.54 9.53 9.58 -0.5 -0.5
    100180 CMP22 9.34 9.35 9.38 -0.4 -0.3
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  • [1] 郑有飞, 关福来, 蔡子颖, 等.我国南方中东部地区地面太阳总辐射变化规律.应用气象学报, 2011, 22(3):312-320. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20110307&flag=1
    [2] 李晓文, 李维亮, 周秀骥.中国近30年太阳辐射状况研究.应用气象学报, 1998, 9(1):24-31. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=19980104&flag=1
    [3] 杨羡敏, 曾燕, 邱新法, 等.1960—2000年黄河流域太阳总辐射气候变化规律研究.应用气象学报, 2005, 16(2):243-248. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20050230&flag=1
    [4] 张家诚.评《太阳辐射能的测量与标准》.气象科学研究院院刊, 1989, 4(2):224. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YYQX198902016.htm
    [5] 邱金桓, 许潇锋, 杨景梅.北京等7个气象台站太阳总辐射观测资料的准确度评估.应用气象学报, 2008, 19(3):287-296. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20080348&flag=1
    [6] 世界气象组织. 气象仪器和观测方法指南 (第6版). WMO-No. 8, 1996.
    [7] ISO9060-1990.Solar Energy-Specification and Classification of Instrument for Measuring Hemispherical Solar and Direct Solar Radiation.1990.
    [8] Rolf Philipona. Underestimation of solar global and diffuse radiation measured at Earth's surface. J Geophys Res, 2002, 107, D22, 4654, doi: 10.1029/2002JD002396, 2002.
    [9] 杨云, 丁蕾, 王冬.总日射表夜间零点偏移试验与分析.气象, 2010, 36(11):100-103. doi:  10.7519/j.issn.1000-0526.2010.11.015
    [10] Standard Test Method for Calibrition of a Pryranometer Using a Pyrheliometer. ASTM G167-05. 2010.
    [11] Ibrahim R, Stoffel T, Daryl M. A method to calibrate a solar pyranometer for measuring reference diffuse irradiance. Solar Energy, 2003, 74:103-112. doi:  10.1016/S0038-092X(03)00124-5
    [12] Michalsky J J, Gueymard C, Kiedron P, et al. A proposed working standard for the measurement of diffuse horizontal shortwave irradiance. J Geophys Res, 2007, 112, D16112, doi: 10.1029/2007JD008651.
    [13] Reda I, Hickey J, Long C, et al.Uing a blackbody to calculate net longwave responsivity of shortwave solar pyranometers to correct for their thermal offset error during outdoor calibration uing the component sun method. American Meteorological Socicty, 2005, 22(10):1531-1540. doi:  10.1175/JTECH1782.1
    [14] 王炳忠, 莫月琴, 杨云.现代气象辐射测量技术.北京:气象出版社, 2008. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYQY201603027.htm
    [15] 权维俊, 陈洪滨, 高燕虎, 等.上甸子大气本底站太阳辐射观测数据的质量评价.高原气象, 2009, 28(1):136-142. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GYQX200901017.htm
    [16] 杨云, 王冬, 吕文华.我国太阳辐射标准与量值传递.仪器仪表学报, 2007, 28(增刊Ⅳ):429-435. http://youxian.cnki.com.cn/yxdetail.aspx?filename=QXKJ201702001&dbname=CJFDPREP
    [17] Dutton E G, Michalsky J J, Stoffel T, et al. Measurement of broadband diffuse Solar irradiance using current commercial instrumention with a correction for thermal offset errors. J Atmos Ocean Technol, 2001, 18(3):297-314. doi:  10.1175/1520-0426(2001)018<0297:MOBDSI>2.0.CO;2
    [18] 程兴宏, 张小玲, 郑向东, 等. PSP总日射表热偏移特征及其测量总辐射误差分析.太阳能学报, 2009, 30(1):19-26. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TYLX200901006.htm
    [19] 世界气象组织. International Pyrheliometer Comparison. IOM Report, WMO/TD, 27, 2010.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-01-25
  • 修回日期:  2012-06-21
  • 刊出日期:  2012-10-31

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