地球辐射表的研制:(Ⅰ)样机的制作

　　0　引　言

　　当前对地球辐射,即长波辐射的测量准确度远不令人满意,但长波辐射在地气系统的能量平衡中起着重要作用。目前,我国辐射台站在长波辐射测量方面主要依靠净全辐射表进行。由于净全辐射表涉及上下两个感应面,而日间又同时接受长波和短波辐射,再加上聚乙烯薄膜罩极易老化、变质,所以用其测量长波辐射,只能靠它的测量结果与用总日射表和反射率表测得的净短波辐射相减而求出。由于涉及3种仪器,可以想见,这样测得的长波辐射的可信度是不高的。因此,WMO CIMO第10届会议的决议明确指出:“鼓励成员国用地球辐射表代替全波辐射表来测量长波辐射。并认为,需要开展地球辐射表的比对工作。”

　　另外,根据最新一版(第6版)的《气象仪器和观测方法指南》,关于净全辐射表的校准一节明确指出,在进行净全辐射表的长波辐射校准时,向下辐射通量L↓要使用地球辐射表。因此,研制地球辐射表就成了当务之急。关于地球辐射表的工作原理,可在诸多文献中找到[1-2],其实原理并不复杂、深奥,只是在试制过程中,由于缺少具体参数借鉴参考,给试制带来不少困难。

　　1　工作原理

　　热电堆传感器接受表面上的热量平衡,只考虑热辐射通量,至于少量透过硅罩的太阳辐射就被忽略不计了。在此种情况下,辐射平衡Enet可定义为入射辐射与出射辐射之差,即：

　　2　仪器研制

　　2.1短波截止型透长波硅罩的研制

　　这是本仪器的关键部件,因为就仪器整体而言,除了此罩和安装热敏电阻需要在结构上有所调整外,其它方面的技术要求与总日射表并无差异。我们是按照我国标准总日射表的要求来制作除硅罩外的其它仪器部件的。

　　半球型硅罩的直径为37mm,比EppleyPIR的直径大7mm,否则仪器的灵敏度过低,达不到要求;而感应器的尺寸大到与硅罩尺寸不相称时,也会引起仪器性能的下降。半球型硅罩磨好后,在蒸镀干涉膜的过程中也存在着一些盲目性。因为具体指标除了要求短波截止端在3—4μm之间外,其余提不出定量要求。对透过比的要求,也只能笼统地提出越高越好,透射带越宽越好。

　　由于蒸镀此种膜系无法成批地进行,只能一个一个地单独操作,所以个体之间的差异较大。起初我们对此也很担心,直至看到了文献[3]的有关报道后,才算有了底数。据文献[3]的报道,即使是Eppley PIR的硅罩也无互换性(参见表1)。另外,我们也进行了有效透射比的计算[4]。不过,由于我们只有LOWTRAN 7,故只能按5cm-1的步长进行计算,而不能按文献[3]中所要求的1cm-1那样的步长来计算。不管如何,二者之间相比总能看出一些端倪。