气象常测辐射种类及其应用

气象常测辐射种类及其应用

一、辐射概念

辐射指太阳、地球和大气辐射的总称。

通常称太阳辐射为短波辐射，地球和大气辐射为长波辐射。

观测的物理量主要是辐射能流率，或称辐射通量密度或辐射强度，标准单位瓦/平方米

气象上常测定以下几种辐射量：

1、总辐射（太阳辐射/短波辐射），包括太阳直接辐射、太阳散射辐射（天空辐射/漫射辐射）

2、地球辐射（长波辐射），指由地球（包括大气）放射的辐射

3、净辐射，指向下和向上（太阳和地球）辐射之差。

4、光合有效辐射（PAR）

二、总辐射（短波辐射/太阳辐射）

1、总辐射（短波辐射/太阳辐射）

指地球表面某一观测点水平面上接收太阳的直射辐射与太阳散射辐射的总和，波长主要为0.15～4μm，其中最大辐射波长平均为0.5μm，主要由可见光线（0.4～0.76μm）、红外线（>0.76μm）和紫外线（<0.4μm）组成。

2、产品推荐

MP-100与MP-200便携式总辐射测量仪由读数表和传感器组成，典型应用包括农业、生态和水文天气网络以及太阳能电池板阵列中的短波辐射测量。

SP系列总辐射传感器共计有8款传感器，类型有硅光电池与热电堆，典型应用包括农业、生态和水文天气网络中的短波辐射测量。

二、地球辐射（长波辐射）

1、长波辐射

长波辐射的波长主要为4～120μm，其中最大辐射波长平均为10微米，由地面辐射、大气辐射和大气逆辐射组成。

地面和大气的辐射能主要集中在4～120μm之间，因为比太阳辐射（短波辐射）的波长0.15～4μm要长得多，所以气象学习惯上把地面和大气的辐射称为长波辐射。

在地球辐射中，由地面向上发射的长波辐射称为地面辐射 或地面射出辐射，大气发射的长波辐射称为大气辐射，大气向下发射的长波辐射称为大气逆辐射 。

2、产品推荐

SL系列热电堆长波辐射传感器有SL-510（向上，测量大气逆辐射 ）与SL-610（向下，测量地面辐射 ）两款传感器，两者组合典型应用包括农业、生态和水文天气网络中的长波辐射测量以及可再生能源应用。

四、地面净辐射

1、地面净辐射

单位时间、单位面积地表面吸收的太阳总辐射 和大气逆辐射 抵去地表本身放射辐射。

将地面的短波辐射 和长波辐射 的收入与支出相抵后，地表的净收入或净支出的辐射量 就是地面净辐射（也称为地表辐射平衡）。

2、产品推荐

SN-500与SN-522四分量净辐射传感器由一组向上向下的长波辐射传感器和一组向上向下的总辐射传感器组成，分别测量净辐射的四个分量。可用于测量净辐射。

五、光合有效辐射（PAR）

1、光合有效辐射（PAR）

指绿色植物进行光合作用过程中，能够被光和色素吸收并转化的太阳辐射能量。光合有效辐射的波长范围在380～710nm，与可见光基本重合。

光合有效辐射占太阳直接辐射的比例随太阳高度角增加而增加，可达45%。而在散射辐射中，光合有效辐射的比例可达60～70%之多，所以多云天反而提高了PAR的比例。光合有效辐射平均约占太阳总辐射的50%。

光合有效辐射定义了要考虑的光谱，而不是光量。标注单位有两种：

一是用光合辐照度表示（w/m2），主要用于太阳光的光合作用的广义研究。

二是用光量子通量密度PPFD/PFD表示（μmol/m2/s），主要用于人造光源和太阳光对植物光合作用的研究。

2、产品推荐

① DLI-400、DLI-500与DLI-600便携式PAR、日光积分和光周期计，用于测量光合有效辐射（PAR）水平，并计算日光积分（DLI）和光周期。

② MQ系列手持式光合有效辐射测量仪共有9款传感器，由手持式仪表和专用的量子传感器组成，可用于测量400~700nm的光合有效辐射，该系列产品具有可以水下测量的型号和多个传感器的型号。

③ SQ-100/200/400系列光合有效辐射传感器共有7款传感器，典型应用包括室外环境、温室和生长室中植物冠层的 PPFD（光量子通量密度）测量，以及相同环境中的反射或冠层下（透射）PPFD 测量。量子传感器还用于测量水生环境中的PAR（光合有效辐射）/ PPFD，包括生长珊瑚的咸水水族馆。

④ SQ-301X光合有效辐射传感器，典型应用包括在室外环境、温室和生长室中对植物冠层进行光合光子通量密度（PPFD）测量，以及在同一环境中进行反射或冠层下（透射）PPFD测量。

⑤ SQ-500系列光合有效辐射传感器共有7款传感器，典型的应用包括在室外环境，温室和生长室中的植物冠层上的光合有效辐射PPFD测量，以及在相同的环境中的反射或冠层下（传播的）PPFD测量。光量子传感器也被用来测量水生环境中的PAR/PPFD。

⑥ SQ-600系列光合有效辐射传感器共有7款传感器，典型应用包括测量所有生长环境中植物冠层上的总ePAR强度、监测和调整生长灯以及研究植物形态发生活性和光生物学。

⑦ SQ-640系列量子光污染传感器共有5款传感器，典型应用包括室内温室或生长室中植物冠层上的传入PPFD测量，以及相同环境中的反射或冠层下（透射）PPFD测量。由于这种特殊的量子光污染传感器上的探测器对波长高达1100 nm的辐射敏感，超出了影响植物的波长范围，建议仅在使用LED灯的室内生长环境中使用。

⑧ S2系列PAR-FAR双通道传感器共有5款传感器，典型应用包括监测植物光环境、研究植物形态发生活性和光生物学研究。