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农业气象学实验实习指导
塔依尔胡晓棠
吕新雷咏雯
石河子大学农学院资环系气象教研室
目录
实验一
太阳辐射、光照强度和日照时数的测定
1
实验二
空气、土壤温度的观测
23
实验三
空气湿度、降水和蒸发的观测
34
实验四
气压与风的观测
48
实验五
农业气候资料的整理及统计
63
实验六
园艺设施小气候观测
82
实验七
农田小气候观测
85
教学实习
地面气象观测
95
实验一太阳辐射、光照强度和日照时数的测定
一、目的和要求
了解测量太阳辐射、光照强度及日照时数常用仪器的工作原理、构造特点、安装要求、使用及一般的维护方法。要求同学们正确掌握太阳直接辐射、总辐射、净辐射辐射通量密度和光照强度以及日照时数的观测方法。
二、所需仪器
（一）太阳辐射仪器
大多数太阳辐射仪器是根据辐射对辐射仪器感应器产生的热效应为基础来测量的。太阳辐射是气象观测指标中重要内容，根据国际气象组织WMO标准要求，太阳辐射观测分为总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射和净辐射。测量辐射常用的仪器有：
1.直接辐射表：测量垂直于太阳光的单位面积上，单位时间内所接受的太阳辐射能量。
2.天空辐射表(又称总辐射表)：测量在水平面上所接受到的太阳总辐射。用特制的圆盘或遮日环挡去太阳直接辐射后可单独测量天空散射辐射；将仪器感应面向下可测量下垫面反射辐射。
3.分光谱辐射表：是测量在某一个光谱区辐射能的辐射表。在辐射表的感应面上加不同处理的滤光罩，可测量红外、可见光及紫外区辐射量。
4.净辐射表：测量所有波长的净辐射能量交换。
（二）光照强度的观测仪器
主要有照度计，用它测量可见光的光照度。
（三）光照时间观测仪器
观测日照时数的仪器常用的有暗筒式日照计（又叫乔唐式）和聚焦式日照计两种。用于太阳日照时数的测量。
三、实验内容
1.总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射和净辐射的观测。
2.光谱辐射的观测
3.太阳辐射记录仪的使用。
4.光照度的观测。
5.日照时数的观测。
四、太阳辐射表的工作原理、结构及安装使用
（一）热电偶原理
下面介绍的太阳辐射测量仪器，其测量原理是辐射对辐射仪器感应器产生的热效应为基础来测量的，即热电偶原理。两种不同的金属导体，其两端彼此焊接成为一个闭合回路，如图1.1所示，当两个接触点的温度T1、T2不同时，回路中就会有电势，温差越大，回路中热电动势也越大，这种效应称为热电效应，其产生的电动势称之为温差电势。用来作为测量元件的那一端称为工作端（热点、测量端），另一端称为参考端（冷点）。
根据热电堆温差与输出电压的关系，可以从理论上计算不同入射辐射下的辐射表输出，图1.2是辐射表输出电压与入射光的辐射通量密度的理论曲线及实际观测曲线。
表1.1常用的几种电偶及其灵敏度（单位10-6V/℃）
热电偶组成
铜-康铜
锰铜-康铜
铂-康铜
铁-康铜
热电势
41
41
34
52
（二）直接辐射表
1.普通直接辐射表
(1)普通直接辐射表的构造
直接辐射表主要由感应器、进光筒、支架和底座构成如图1.3。
直接辐射表所测量的仅仅来自太阳圆盘的辐射,实际上，不可能达到这个目的，因为如果圆盘的进口正好适应了太阳圆盘，则当圆筒方向甚至是很小的改变，也将引起很大的误差。由于它还感受到太阳周围很小一部分天空的散射，因此圆筒长短与进口形状改变，不同的仪器就包括了不同量的环日辐射，所以筒的进口形状，筒的长度是相当重要的。
(2)普通直接辐射表的工作原理
直接辐射表的感应器是由36对康铜—锰铜薄片串联组成的热电堆，置于进光筒的底部，其接受日射面涂有吸收率很高的黑色涂料，背面焊有星盘状温差热电堆的热接点，冷接点焊在底座的铜环上与进光筒外壳相连，便于与气温平衡。为了消除风及旁侧辐射的影响，进光筒内有5个直径逐渐变小的环形光栅，光栅内侧涂黑，外侧(向阳面)镀镍(见图1.4),以减少弱风对感应面的影响,并防止散射辐射落到感应面上,消除光线在筒内的反射。
（3）普通直接辐射表的安装和使用
测量时，必须将进光筒感应面正对太阳，让穿过小孔(3)的光点正好落在筒尾端的小黑点(4)上。当涂黑的银箔片受日光直射后，温度升高，由此产生温差电流，温差电流的大小与直接辐射的辐射通量密度成正比。通过换算可得到太阳直接辐射的辐射通量密度。
进光筒固定在支架上，支架上有螺丝用来对准当地纬度刻度。为使感应面对准太阳，可用螺丝(9)(10)进行调整，其中螺丝(9)能使进光筒口作上下移动，而螺丝(10)能使进光筒做单项圆弧形转动。底座(11)上有一箭头(12)指向北，用此来对准当地子午线。观测完毕，用筒盖(5)盖上进光筒口。
2.TBS-2-B直接辐射表
这是一种自动跟踪太阳用来测量太阳直接辐射的表，与太阳辐射记录仪
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