实验二 室外气象参数的测定

 一、实验目的

1. 掌握测定室外气象参数常用的仪器、仪表的操作方法和注意事项。

2. 对测定的各时段室外气象参数进行统计，填写表格，通过具体数据进行分析。

二、实验原理

　　地球上气候的形成，是由太阳辐射对地球的作用决定的。太阳辐射中有 51% 左右被地球表面吸收，有 19% 被大气层和云吸收，另外还有 30% 左右被地面、大气层和云层直接反射回去，而被地球表面和大气层吸收的太阳辐射热主要是通过长波辐射的形式发射回太空。也就是通过这种地球表面对太阳辐射的吸收和地球表面向太空的长波辐射才能维持地球表面的热平衡，保持地球特有的长期稳定的适宜人类生存的气候条件。

　　涉及到建筑环境的室外气候因素，包括太阳辐射、大气压力、风、空气温度、空气湿度等，都是由太阳辐射及地球本身的物理条件决定的。

　　辐射表工作原理为热电效应原理，即热接点在感应面上，冷接点位于机体内，冷、热接点产生温差电势，在线性范围内输出信号与太阳辐照度成正比，为减少温度的影响，则用两层玻璃罩保证（如总辐射表 ）或为防止风的影响用聚乙烯薄膜罩（如净辐射表）。

三、仪器和仪表

　　PC-2-T 太阳辐射标准观测站（系统配置见下图）、空盒气压表、玻璃管液体温度计、热球风速仪、手动式通风干湿球温度计等。

 四、实验内容、步骤及注意事项

1. 实验内容：

　　1 ）太阳辐射标准观测站简介

　　记录仪作为测试主机，通过通讯线外接各种辐射传感器，用于观测记录太阳的总辐射（总辐射表、第一通道）、净辐射（净辐射表、第二通道）、直接辐射（直接辐射表、第三通道）、反射辐射（反射辐射表、第四通道）和散射辐射（散射辐射表、第五通道）等各种辐射量，仪器测试精度高，记录仪操作简单，仪器抗干扰能力强，交直流电均可。注意：插拔通讯线时一定要关闭记录仪。

　　2 ）记录仪显示内容

　　每个通道数上均显示辐射瞬时值 E ，单位： W/m 2 、小时最大值∩，单位： W/m 2 、小时累计量 H ，单位： MJ/m 2 、日最大值∪，单位： W/m 2 、日累计量 d ，单位： MJ/m 2 。

　　3 ）辐射表安装

　　辐射表的感应面离地高度为 1.5 米，使水平泡处在水平位置，表的输出电缆线连接到记录仪的输入端即可测量。

　　a.  TBQ2 总辐射表、反射辐射表

　　★总辐射传感器用来测量水平表面上、 2 п立体角内所接受到波长为 0.3-3um 的太阳直接照射和天空散射的总辐射照度（ W/m 2 ）。

　　★反射辐射表即总辐射传感器配以专用的连接杆，使感应面向下，用来测量 0.3-3um 短波反射辐射。

　　★安装在四周空旷、感应面上没有障碍物，玻璃罩保持清洁，定期更换干燥剂，输出电缆插头处于正北方。

　　b.  TBB1 净辐射表

　　★由天空（包括太阳和大气）向下投射的和由地表（包括土壤、植物、水面）向上投射的全波段辐射量之差，是研究地球热量收支状况的主要资料。

　　★测量范围为 0.27-3um 的短波辐射和 3-50um 地球辐射。

　　★安装在四周空旷、感应面上没有障碍物，薄膜罩保持清洁和充气，定期更换干燥剂，输出电缆插头连接到记录仪输入端即可。

　　c.  TBS2 直接辐射表

　　★测量垂直太阳表面（视角约 0.5 °）辐射和太阳周围很窄的环形天空的散射辐射。

　　★测量光谱范围 0.3-3um 的太阳直接辐射量。

　　d.  散射辐射表

　　★总辐射传感器配上遮光环装置，即把来自太阳直射部分遮蔽后测得的为散射辐射或天空辐射。

　　★遮光环圈宽度为 65mm ，直径为 400mm ，固定在标尺上的丝杆调整螺旋上，表尺上有纬度、经度和赤纬刻度。

注：赤纬δ =23.45sin[360 (284+n)/365],n=302 ；本市北纬 33 ° 42 ′ -34 ° 44 ′

　　★底盘边缘对准南北向，使仪器标尺指向正南北（遮光环丝杆调整旋钮柄朝北），根据当地地理纬度固定标尺为止，总辐射表水平安装在遮光环中平台上，使输出插头朝北，位置应正好是辐射表涂黑感应面位于遮光环中心，遮光环按当日太阳赤纬调到相应位置上，使其刚好全部遮住表的感应面和玻璃罩。

4 ）其余仪器仪表简介

　　a. 空盒气压表

　　★用于测量地面大气压，地面气压恒定在 98-104kPa ，平均约为 101.3kPa 。

　　b. 玻璃管液体温度计

　　★易损坏，一般置于被测环境中 10-15 分钟后才能读数；观测温度值时，不要正对温包呼气，如果需要只能扶持温度计的上部。

　　c. 热球风速仪

　　★造价较高，且测头易损坏，调试时不要拔出测头，只要垂直把柄即可；测试时，垂直把柄且轻轻拔出测头，使用时指针在某一区间摆动，可读取中间值，测完风速后再轻轻推回测头。注意：不要用手触摸测头。

　　d. 手动式通风干湿球温度计

　　★提前 10-15 分钟放置测定场所，观测前 5 分钟将水加到纱布条上，不要沾湿保护套管上，将风扇上满发条，约 2-4 分钟读数。

　　★测得干、湿球温度后，按仪器所附相对湿度计算表查出空气的相对湿度。

　　e. 实验步骤：

　　1 ）每班按学号分两批次，第一批 15 人，分三组，每组一个代表隔 25 分钟记录一组太阳辐射强度数据，其余人同时记录大气压、温度、风速、干湿球温度等数据。

　　2 ）每批共测两组数据，一个小时结束测量，整理仪器、仪表，交与老师检查仪器、仪表完好无损，方可离开。

　　3 ）第二批学生重复 1 ）和 2 ），每班数据共享，即共有四组数据。

3.  注意事项：

　　1 ）对太阳辐射标准观测站只要求学生从记录仪中得到数据并进行分析；

　　2 ）对其它仪器和仪表要求学生会正确使用，请拿轻放，不得由于打闹或粗心等主观原因造成的任何损坏，要照价赔偿，并给其实验报告降分，切记！

五、数据整理

　　原始数据及计算整理数据记于表 1 ，太阳辐射强度记于表 2 ，表中数据要求注明单位。

表 1 室外气象参数测定数据 大气压 /kPa ：

表 2-1 太阳辐射强度 时间 1 ：

表 2-2 太阳辐射强度 时间 2 ：

表 2-3 太阳辐射强度 时间 3 ：

表 2-4 太阳辐射强度 时间 4 ：

六、 问题讨论

1. 所用仪器、仪表各自有哪些特点，使用中应注意的事项，请简略说明。

2. 描述测试环境所处季节、仪器放置地点、观察的时间，简要分析所测得的实验数据，说明此地、此时室外气侯的特点。