CE318_太阳光度计技术手册.pdf

CE318 太阳光度计技术手册 中国气象局监测网络司 编写说明 为了满足中国气象局沙尘暴站业务化运行的需求，同时，为观测 人员了解测量原理、对仪器进行操作和维护提供指导，为研究人员开 展科研工作提供参考，有关专家和有经验的业务技术人员共同编写了 本材料。 本材料由中国气象科学研究院中国气象局大气成分观测与服务 中心、北京市气象局和国家卫星气象中心共同组织编写。 目 录 1 概述 1 2 系统结构及原理 1 2.1 仪器工作原理1 2.1.1 大气光学厚度1 2.1.2 气溶胶参数2 2.1.3 改进Langley法2 2.2 仪器结构3 2.3 技术指标5 3 系统安装及操作方法 5 3.1 系统安装5 3.2 操作方法6 3.2.1 太阳光度计的启动和关闭6 3.2.2 重要操作指令列表8 3.2.3 天空扫描测量12 3.2.4 自动模式测量13 3.3 日常检查14 4 系统维护与校准 14 4.1 系统维护14 4.1.1 检查系统的完整性14 4.1.2 检测电池电压14 4.1.3 检测仪器的时钟15 4.1.4 检测机器人臂和光学头是否水平15 4.1.5 检测仪器的跟踪和对准器15 4.2 系统定标15 5 数据及格式 16 6 安全及注意事项 16 7 附录 18 7.1 日检查表18 7.2 周检查表19 I 1 概述 大气气溶胶光学厚度的测量可反映气溶胶粒子对太阳辐射的消光作用。世界 气象组织的全球大气观测网（WMO-GAW ）将大气气溶胶光学厚度的观测作为 基本观测项目，目的是对全球大气气溶胶的变化趋势进行长期观测，进而研究其 对全球和局地气候变化的影响。同时气溶胶光学厚度的地基观测结果，也是对卫 星光学遥感校准的一种重要的手段。WMO-GAW 推荐了两种通过直接测量太阳 分光辐射求出气溶胶光学厚度的方法，一种方法是采用一组短波截止滤光片和直 接日射表相配合进行测量，另外一种是使用太阳光度计的测量方法。 我国沙尘暴监测站所使用的 CE318 型太阳光度计，是法国 CIMEL 公司制造 的一种自动跟踪扫描的太阳光度计。该仪器在可见近红外波段有 8 个光谱通道， 它不仅能自动跟踪太阳作太阳直射辐射测量，而且可以进行太阳等高度角天空扫 描、太阳主平面扫描和极化通道天空扫描。CE318 能自动存储测量数据，并在测 量完成后传输到计算机保存，它还可以通过卫星 DCP 平台远程传输数据，实现 无人管理自动测量、采集和远程数据传输。 CE318 测得的直射太阳辐射数据和 天空扫描数据，主要用来计算大气透过率，反演气溶胶光学和其它特性，如粒度 谱、相函数等。CE318 太阳光度计不仅是一种大气气溶胶环境监测仪器，也可在 遥感卫星传感器辐射定标时进行大气光学参数的测量。 2 系统结构及原理 2.1 仪器工作原理 2.1.1 大气光学厚度 地面测得的直射太阳辐射 E （W/m2 ）在特定波长上根据Bouguer 定律，有： E E R −2 ⋅exp(−mτ)T （1） 0 g 其中 E0 是在一个天文单位（AU ）距离上的大气外界的太阳辐照度，R 是测 量时刻的日地距离（AU ），m 是大气质量数，τ 为大气总的垂直光学厚度，Tg 为吸收气体透过率。若仪器输出电压 V 与 E 成正比，则公式（1）可写成：