晴天地表总辐射和净辐射瞬时值计算方法
太阳辐射度计算公式
倾斜面上的天空散射辐射 有了当地的晴朗指数，以及大气层外界水平面上的辐射强度计算方法，我们可以估算 出地面倾斜布置的光伏阵列上的月平均日辐射总量。这里所用的“水平”晴朗指数一般是 根据当地收集到的太阳辐射数据计算出来的。因而，它包含了天气的反常、太阳的直射辐 射、天空的散射辐射、以及反射的太阳辐射在内的所有辐射在水平面上的总量。如果我们 将光伏电池倾斜一个角度（即前面图示的 β 角），那么我们必须考虑到天空的散射辐射和 反射的太阳辐射的方式都发生了变化。换言之，我们需要构造一个适用于当地的倾斜表面 系数 K t 。 我们在这儿使用的方法是把倾斜布置的光伏阵列上的月平均日辐射总量和倾斜放置的 光伏阵列上的月平均日辐射总量拿一个因子R联系起来。这个R因子的计算方法最早由Liu and Jordan1提出，后来经过了Klein3的评估，随后又经Klein and Theilacker4修改和提炼。 我们在此给出它的一阶近似表达式：
由第二个式子给出。至此，我们的计算都是稳妥而保守的。
Hd 不过，这个R因子的计算还是有趣的。在其计算式中， H 是倾斜布置的光伏阵列上 的月平均日散射辐射量和同一光伏阵列上的月平均日辐射总量的比值。算式中的Rb则是倾 斜布置的光伏阵列上的月平均直射辐射量和水平布置的光伏阵列上的月平均直射辐射量的 比值。第一个比值是根据实验数据构造的，而第二个比值则可以根据我们前面学过的辐射 几何学知识分析得到。参数 ρ 表示当地的地面反射系数，最好是从当地测量获得。
这个余弦当然是太阳时角的函数，或者说是一日当中的时间的函数。
将这个余弦函数对时间积分，从日出积分到日落，可得：
H ext ( β ) =
24
π
' ' ' ] φext cos δ cos(λ − β )[sin ωss − ωss cos ω ss
太阳能辐射计算公式
一、中国太阳能直接辐射的计算方法()1bS a Q S +='（1）()211111S c S b a Q S ++='（2）⊙()n c S b a Q S 2122++='（3）S ′为直接辐射平均月（年）总量；Q 为计算直接辐射的起始数据，可采用天文总辐射S 0，理想大气总辐射，Q i ,晴天总辐射Q 0来表示。
a ，b ，a 1，b 1，c 1，a 2，b 2，c 2为系数。
n 为云量。
S 1为日照百分率。
相关系数的计算公式：()()()()()()∑∑∑∑∑∑∑∑∑=========⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎭⎫⎝⎛--=----=ni n i i ini n i i in i n i ni ii i i n i i i ni i iy y n x x n y x y x n y y x x y y x xr 121212121111221考虑到大气透明度，则有()()n c S b a P P PQ n c S b a P P PQ S i mi 2122cos cos sin sin 12122++=++='+海年海年δϕδϕ（4）其中m 为大气质量：δϕδϕcos cos sin sin 1sinh 1+==Θm 其中，φ为测站的纬度；δ为赤纬角，取每月15日的赤纬值作为月平均值；时角ω统一取中午12时，则ω=0，cosω=1；年P 为测站的年平均气压，P 海为海平面气压，P 海=1013.25mp ，海年P P 为对大气质量进行的高度订正。
对于a 2的计算：当测站的海拔H≥3000m 时，a 2=0.456；当H≤3000m 是，若年平均绝对湿度E ≤10.0mb ，则F a ⨯-=00284.0688.02否则F a ⨯-=01826.07023.02，其中F 为测站沙尘暴日数与浮尘日数之和。
对于（4）式中，系数之间的关系式为{011.1039.02222=+-=+b a c a二、中国太阳能散射辐射的算法)(1n S Qf D ，∑=其中∑D 为散射辐射月（年）总辐射量，Q 为计算散射辐射的起始数据，可采用天文总辐射S 0，理想大气总辐射Q i ,晴天总辐射Q 0来表示；f (S1，n ……）为天空遮蔽度函数。
净辐射计算
地表净辐射公式的一般表达式：R n=R ns-R nlR n——地表净辐射，MJ/(m2•d)；R ns——净短波辐射，MJ/(m2•d)，满足R ns=(1-α)R s,α为反射率(查表即可)，R s为短波辐射；R nl——净长波辐射，MJ/(m2•d)；为求得地表净辐射R n,需要分别计算出R ns和R nl，在具体而言即R s和R nl。
1.R s的计算R s=(a s+b s nN)R a其中a s为阴天(n=0)地表短波辐射与天文辐射的比例系数；a s+b s为晴天(n=N)地表短波辐射与天文辐射的比例系数；a s和b s的值可根据观测数据得出；n为实际日照时数(h)；N 为可照时数；R a为天文辐射(MJ·m-2)，计算如下：R a=S∞ρ0sin(ℎθ)其中S∞为太阳常数；ρ0为太阳和地球的平均距离；ℎθ为太阳高度角。
2.R nl的计算R nl=2.45×10−9 1.350.5nN+0.250.75+2×10−5H Ra−0.35×0.34−0.14e d×(T kx4+T kn4)其中H为当地海拔高度，m；T ks为当地最高绝对温度，K；T kn为当地最低绝对温度，K；e d为实际水汽压，K pa.综合以上推导过程，得到逐日太阳日照净辐射计算公式如下：R n=R ns-R nlR ns=(1-α) (a s+b s nN )S∞ρ0sin(ℎθ)R nl=2.45·10−9 1.350.5n N+o.250.75+2×10−5H S∞0sin(ℎθ)−0.350.34−0.14e d(T kx4+T kn4)。
地面净辐射
地面净辐射净辐射：某一活动面上一定时间内，输入辐射与输出辐射只差。
土壤表面，植被层或其他固体表面都是活动层。
白天增问时，活动面是热量的源，夜间降温时，活动面时热量的库。
对地面来说，辐射能的输入项有：太阳直接辐射Sb，太阳漫射辐射Sd，地面吸收的大气逆辐射A*La。
辐射能的输出项目：地面反射的太阳辐射Sr，地面辐射Lo。
于是地面净辐射方程为：Rn=Sb+Sd+A*La-Sr-Lo上式可改写为：Rn= S1（1-r）-Ln地面净辐射是地面吸收的太阳辐射是太阳短波辐射，与地面吸收的有效辐射之差。
当收入的辐射能超出支出的辐射能时，地面净辐射为正值；反之，为负。
净辐射可以是顺时值，如辐射通量密度；也可以是某一地段的总值，如日总量。
或月，季，年总量。
地面辐射有五个部分组成，其中任意分量的影想分子，如太阳高度角，云况，大气透明度，地面温度和大气温度等有变化时，都将不同程度的影响地面净辐射。
地面净辐射有日变化和年变化。
晴天，的面净辐射的日变化特征是：日出后40~60min，净辐射由负转正，而后随太阳高度增加，净辐射增加，正午前出现最大值，午后净辐射减小，日落前30~90min，净辐射由正转负。
一年中，夏季一般地面辐射为正，冬季各月为负。
一半来说，低纬度地区地面正值持续时间长，高纬度地区则短。
地面净辐射是气候形成的主要因素，他决定了土壤中温度的分布以及近地面气温。
重点：1.净辐射（Rn）的定义2.地面净辐射的组成因子⑴地面辐射收入项：①太阳直接辐射(Sb) ②太阳漫射辐射(Sd)③地面吸收的大气逆辐射()⑵地面辐射输出项：①地面反射的太阳辐射（Sr）②地面辐射（Lo）Rn=Sb+Sd+-Sr-Lo Sb+Sd=St 太阳总辐射∴Rn=St(1-r)-Ln St.r=Sr r是反射率⑶地面净辐射日变化和年变化：①日变化特征：晴天，日出后40-60min净辐射由负转为正随太阳h↑,Rn↑在正午达到最大，午后慢慢减小；日落前60-90min，净辐射由正转为负。
太阳总辐射公式 净全辐射 散射辐射 直接辐射 反射辐射
太阳总辐射公式是P=4πR²σT⁴，其中P代表太阳总辐射能量，R是太阳到地球的距离，σ是斯特藩-玻尔兹曼常数，T是太阳的表面温度。
净全辐射是研究地球热量收支状况的主要资料。
净全辐射为正表示地表增热，即地表接收到的辐射大于发射的辐射；净全辐射为负表示地表损失热量。
净全辐射用净全辐射表测量。
散射辐射是指来自太阳直射部分遮蔽后测得的辐射，也称为天空辐射。
直接辐射则是指太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的辐射，可以用太阳直接辐射表测量。
反射辐射是指物体表面受到辐射能量的照射后，将一部分能量反射出去的现象。
反射性辐射在日常生活中非常常见，如我们站在阳光下感受到的光亮就是太阳光的反射辐射。
反射辐射的发生与物体的表面性质有关，如物体的光亮程度、平滑度、颜色等。
反射辐射在光学仪器、建筑和能源领域等方面有广泛的应用。
总的来说，太阳总辐射是由直接辐射和散射辐射组成的，而地表接收到的太阳辐射能量与反射辐射、散射辐射等因素共同影响着地球的热量收支状况。
太阳能辐射量的重要公式及数据
1．基本计算公式：
1）倾斜面上太阳总辐射计算：
式中：Rβ——倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射量
S ——水平面上太阳直接辐射量
D ——散射辐射量
α——中午时分的太阳高度角β——光伏阵列倾角
2）单位面积太阳能电池板发电量计算：
其中：g为单位面积电池电池板发电量，kW·h/m2，
Eq为各月平均辐射量，MJ/m2
η为太阳组件发电效率
3）并网光伏发电系统的总效率
η=η1xη2
η1为光伏阵列效率，根据查阅的相关资料及经验
η2为逆变器的转换效率，根据逆变器参数资料
2．重要数据
A）日平均总辐射量单位KWh/㎡/d
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 日平均总
辐射量 2.27 2.87 4.07 4.88 5.68 5.42 4.81 4.51 4.04 3.23 2.21 1.95
B）倾斜光伏方针面上的太阳能总辐射量计算KWh/㎡
C）全国各地太阳能总辐射量与年平均日照当量
D）北京总辐射量表。
太阳总辐射能量计算公式
太阳总辐射能量计算公式好嘞，以下是为您生成的文章：咱们每天都能感受到太阳的温暖和光芒，那您有没有想过，太阳到底给咱们地球传递了多少能量呢？这就得提到太阳总辐射能量的计算公式啦。
先来说说啥是太阳总辐射能量。
简单来讲，就是太阳向四面八方散发出来的所有能量的总和。
要计算这个能量，那可不是一件简单的事儿。
计算公式里有好些个参数要考虑。
比如说，太阳常数，这可是个很关键的家伙。
太阳常数指的是在地球大气层外，垂直于太阳光方向的单位面积上，单位时间内接收到的太阳辐射能量。
咱就拿一个晴朗的夏日来举例吧。
那天我带着孩子去郊外玩耍，阳光那叫一个灿烂。
我们躺在草地上，孩子好奇地问我：“爸爸，太阳的能量到底有多大呀？”我笑着跟他说：“宝贝，这就得用公式来算啦。
”太阳总辐射能量等于太阳常数乘以地球到太阳的距离的平方，再乘以一个跟太阳角度有关的系数。
就像咱们在草地上，不同的时间，太阳照射的角度不一样，我们感受到的热度也不同。
假设太阳常数是 1367 瓦/平方米，地球到太阳的平均距离约为 1.5 亿千米。
但这距离可不是一成不变的，因为地球绕着太阳转的轨道是个椭圆。
然后呢，那个跟太阳角度有关的系数，就得根据具体的时间和地点来算了。
您看，要是在中午时分，太阳直直地照下来，这个角度系数就大一些；要是在清晨或者傍晚，太阳斜着照，角度系数就小了。
回到那天在郊外，到了下午，太阳开始西斜，我们明显感觉没有中午那么热了。
这其实就是太阳角度变化导致接收到的辐射能量发生了改变。
计算太阳总辐射能量可不只是个纯数学的问题，它对咱们的生活有着实实在在的影响。
比如说，太阳能发电，就得根据这个公式来估算能产生多少电。
农民伯伯种地，也得考虑太阳的能量够不够庄稼好好生长。
再比如说，科学家研究气候变化，也得通过这个公式来了解太阳辐射对地球温度的影响。
总之，太阳总辐射能量计算公式虽然看起来有点复杂，但它却在很多方面都起着重要的作用，影响着咱们生活的点点滴滴。
希望通过我的这番讲解，能让您对太阳总辐射能量计算公式有个更清楚的认识，下次再晒太阳的时候，说不定您就能想到这个有趣的公式啦！。
太阳辐射和地球辐射的计算
太阳辐射和地球辐射的计算从太空观测发现，日照强度和大气辐射一直是地球气候变化中重要因素。
近年来，随着全球气候变暖，研究利用太阳辐射和地球辐射来模拟和控制全球气候变化变得越来越重要。
太阳辐射是地球上来自太阳的光和热量的总称。
它随时间的变化，在一个时期内也会发生微小变化。
它的最重要的特征是其周期性，它依赖于地球旋转周期，在一天中形成了一个流程。
太阳辐射的物理过程是大气的可见光和红外辐射通过大气层向地面传输，并在陆地上或海洋草原上被消散。
地球辐射是地球表面波长小于3微米的热辐射，由地球表面直接向太阳系外发射出来。
这种尺度小于太阳辐射的辐射是地球气候变化的重要因素，它可以被用来研究地球气候变化，以及对气候变化有多大影响。
太阳辐射和地球辐射是地球气候变化的两个重要因素，它们之间存在着相互影响的关系。
太阳辐射作为一种表面辐射，由于具有一定的强度与地球表面接触，会使地球表面温度升高，从而增加地球辐射的强度，这样就会导致气温的上升，进而影响到全球的气候变化。
太阳辐射和地球辐射计算必须以实验和数学模型而非经验方法为基础。
在数学模型方法中，将太阳辐射和地球辐射分别抽象为由温度、辐射、风速、大气压力等物理参数所组成的系统。
利用数学方法，可以将太阳辐射和地球辐射之间的关系描述出来，并对太阳辐射和地球辐射的变化规律进行分析，最终得出太阳辐射和地球辐射之间的关系。
此外，利用实验法来研究太阳辐射和地球辐射之间的关系，主要是利用地面检测仪和航天器对太阳辐射和地球辐射进行实时测量，从而推导出太阳辐射和地球辐射之间的关系，并对太阳辐射和地球辐射的变化规律进行分析处理，能够更准确地分析地球气候变化的规律及其原因。
因此，太阳辐射和地球辐射的计算，不仅可以帮助更好地了解和分析地球气候变化的规律，而且可以在模拟和控制地球气候变化中发挥重要作用。
计算太阳辐射和地球辐射的关系，有助于提高研究全球气候变化的精确性和准确性，并有助于我们更好地了解地球气候变化的机制，从而帮助我们更好地抗击气候变化。
总辐射计算
总辐射计算
总辐射计算是指计算在某个时间范围内接收到的总辐射量。
辐射通常分为两种类型：太阳辐射和地球辐射。
太阳辐射是指从太阳射向地球的能量，主要包括可见光、紫外线和红外线。
地球辐射是指地球表面向周围环境辐射的能量，主要包括热辐射。
要计算总辐射量，可以通过测量辐射的强度和时间，并将其积分得到。
太阳辐射的测量通常使用太阳能辐射计或太阳辐射计来进行，而地球辐射的测量则可以使用热辐射计或红外辐射计来进行。
在计算总辐射量时，需要考虑到不同波段的辐射强度，并将其加权求和。
例如，可见光波段的辐射强度可能与红外波段的辐射强度不同，因此需要根据不同波段的权重进行加权求和。
总辐射量的计算可以用于许多领域，例如气候研究、农业生产和太阳能利用等。
通过了解总辐射量，可以更好地了解能量的分布和利用情况，并为相关决策提供支持。
晴天地表总辐射和净辐射瞬时值计算方法
晴天地表总辐射和净辐射瞬时值计算方法孙治安;刘晶淼;曾宪宁;梁宏【期刊名称】《气象与环境学报》【年(卷),期】2014(030)002【摘要】以较精确的大气辐射传输模式为基础,建立晴天地表总辐射和净辐射瞬时值的计算方案.与以往的经验计算方法不同,该方案将辐射传输带模式的思路引入地面太阳辐射计算,并考虑大气中吸收和散射物质对太阳辐射的影响,使该方案具有较好的精确性和普适性.采用Kokhanovsky等提出的大气气溶胶反射率和透过率参数化方案,使气溶胶对地面总辐射和净辐射的影响得到较好处理.采用的自变量为数值预报模式或卫星观测提供的气象要素,因此该方案既可用于数值预报模式或陆面过程模式计算地表辐射平衡,又可以利用卫星观测或再分析资料估算地面太阳能资源分布.利用美国能源部3个大气辐射观测站2005年的观测资料及欧洲宇航局提供的卫星反演气溶胶资料对计算方案进行检验.结果表明,该方案十分精确,所有站点的平均相对误差均小于6％,误差的均方差小于0.3 W·m-2.【总页数】13页(P1-13)【作者】孙治安;刘晶淼;曾宪宁;梁宏【作者单位】中国气象局沈阳大气环境研究所,辽宁沈阳110166;Centre for Australian Weather and Climate Research,Australian Bureau of Meteorology,Melbourne 3001,Australia;中国气象局沈阳大气环境研究所,辽宁沈阳110166;中国气象局气象科学研究院,北京100081;南京信息工程大学,江苏南京210044;中国气象局气象科学研究院,北京100081【正文语种】中文【中图分类】P422.1【相关文献】1.晴天条件下基于FY-2E数据的地表短波净辐射的反演方法 [J], 王亚维;宋小宁;王睿馨;2.云天地表总辐射和净辐射瞬时值的计算方法 [J], 孙治安;刘晶淼;曾宪宁;梁宏3.总辐射与地表净辐射相关性的气候学研究 [J], 翁笃鸣;高庆先4.关于总辐射与地表净辐射的相关性问题 [J], 翁笃鸣;高庆先5.土默川地区地表总辐射及地表净辐射变化规律分析 [J], 董烨博;王声锋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
太阳总辐射的计算方法
1、采用晴天总辐射的太阳总辐射模型：Q = Q1(a + bS i)Q1= C0i+ C1iφ + C2i H + C3i e式中，Q1为1-12月各月的最大晴天总辐射月总量（MJ/m2），φ是地理纬度，H 是海拔，e是月平均水汽压，I = 1,2,3…..12(月)，C0i、C1i、C2i、C3i是方程的待定系数，具体值见表1。
a、b为系数，取值如表2。
S i为各月日照百分率。
表1 求算我国最大晴夭总辐射月总量的各月方程回归系数表2 基于晴天总辐射辐射模型的a、b系数2、天文辐射太阳总辐射计算方法Q = Q0（a + bS）Q为总辐射，Q0为天文辐射，a、b为系数，S为日照百分率。
天文辐射Q0的计算方法为：Q0=TS0/πρ2（ω0sinφsinδ+cosφcosδsinω0）T 为一天的长度（24h）；S0为太阳常数（1367W/m2）；φ为当地纬度；δ为赤纬；ω0为可照时间；ρ为日地距离常数。
赤纬δ的计算方法：δ(deg)=[0.006918-0.399912cos(b)+0.070257sin(b)-0.006758cos(2b)+0.000907si n(2b)-0.002697cos(3b)+0.00148sin(3b)](180/pi)其中δ的单位为度(deg)；pi=3.1415926为圆周率；b(deg)=360N/365，单位为度(deg)；N为日数，自1月1日开始计算。
日地距离常数ρ：日地距离（Earth-Sun Distance）其最大值为15 210万千米（地球处于远日点）；最小值为14 710万千米（地球处于近日点）；平均值为14 960万千米；这就是一个天文单位，1976年国际天文学联合会把它确定为149597870千米，并从1984年起用。
按此距离计算，太阳光到达地球表面只需8分18秒。
ρ = 149597870700米。
地面总辐射的气候学计算与分析
地面总辐射的气候学计算与分析
摘要：
引言：太阳辐射是一种数量巨大的天然能源，地面辐射的多少很大程度上受太阳辐射的影响。
太阳辐射通过大气时，能量会被削弱，到达地面的太阳辐射量远比大气上界小。
由于太阳辐射通过大气到达地面是一个相当复杂的过程，包括大气对太阳辐射的折射、散射、反射和吸收。
由于大气对太阳辐射的影响会受水汽含量、尘埃含量、云状和云量等而变化，难以精确确定，所以需要利用经验方法推导经验公式从来能够为利用地面辐射来作为量化指标。
1．地面总辐射的计算公式
理论上，晴天太阳辐射日总量的计算公式为
Q A=T’*I0/2*πρ2*ƒP (sinφsinδ+cosφcosδcosω)dω
其中，P为大气透明度系数。
实际情况中P随通过大气质量的不同而不同，所以，理论计算相当复杂。
晴天太阳总辐射发月、季、年总量可以用天文辐射的月、季、年总量来推求其相应的关系进行计算。
大量实测资粮的验证结果表明，天文辐射与晴天总辐射之间存在线性函数关系，即
Q A=a+b*Q0
这里，a、b代表一地的平均大气透明度状况。
不同季节、不同地区晴天太阳条件下的大气透明度状况也存在明显的差异。
我国学者左大康等、翁笃鸣。
年辐射量与日平均峰值日照时数的关系公式
年辐射量与日平均峰值日照时数的关系公式
1、若辐射量单位为cal/cm2
峰值日照小时数=辐射量*0.0116（换算系数）
备注：0.0116为将辐射量（cal/cm2）换算成峰值日照时数的换算系数。
推导过程：
峰值日照定义：1000W/ m2=0.1 W/ cm2，
1cal=4.1868J=4.1868W*s，1h=3600s
则：4.1868W*s/(3600s/h*0.1 W/ cm2)=0.0116h* cm2/cal
（1）年平均峰值日照时数=年辐射量（cal/cm2）*0.0116
（2）每日的峰值日照时数=年平均峰值日照时数/365
（3）每日的峰值日照时数=年辐射量（cal/cm2）*0.0116/365=年辐射量（kcal/cm2）*0.032 例如：假定某地水平面辐射量为135 kcal/cm2，方阵面上的辐射量为148.5 kcal/cm2，则年峰值日照小时数为148500*0.0116=1722.6h，每日的峰值日照时数为1722.6/365=4.7小时。
2、若辐射量单位为MJ/ m2
峰值日照小时数=辐射量(MJ/ m2)/3.6（换算系数）
例如：假定某地方年水平面辐射量为5643 MJ/ m2，方阵上的辐射量为6207 MJ/ m2，则年峰值日照小时数6207/3.6=1724h；每日的峰值日照时数为1724/365=4.7h。
年峰值日照时数=年平均辐射量(MJ/ m2)/3.6（换算系数）
每日的峰值日照时数=年平均辐射量(MJ/ m2)/（3.6*365）=年平均辐射量(MJ/ m2)/1314=0.000076年平均辐射量(MJ/ m2)。
云天地表总辐射和净辐射瞬时值的计算方法
云天地表总辐射和净辐射瞬时值的计算方法孙治安;刘晶淼;曾宪宁;梁宏【摘要】为减少计算机时，满足实时预报要求，全球数值预报模式中的辐射计算频率通常设定为3h。
这样处理会大大减少计算量，但同时导致较大的辐射日变化偏差，并影响模式对地面能量平衡、对流及降水的模拟。
为改进这一缺陷，建立了一种辐射快速计算方案，可用于计算瞬时地面太阳总辐射和净辐射，使到达地面的太阳辐射计算可与模式积分同步进行，改善地面太阳辐射日变化模拟。
本文介绍云天情况下的总辐射和净辐射计算方案，该方案所用的输入变量均为预报模式或卫星观测提供。
结果表明：该方案既可用于数值预报模式，也可利用观测资料独立计算地面太阳辐射。
通过使用美国能源部大气辐射观测资料检验，证明该方案的精度高，地面总辐射瞬时值的平均计算误差小于7％。
%Radiation calculations in global numerical weather prediction(NWP)and climate models are usually con-ducted in 3-hourly time interval in order to reduce the computational cost.Although great reduction in time consu-ming,this treatment can leadto an incorrect solar radiation at the Earth′s surface which could be one of the error sources in modeled surface energy budget,convection and precipitation.In order to improve the simulation of the diurnal cycle of the solar radiation,a fast scheme has been developed based on detailed radiative transfer calcula-tions for a wide range of atmospheric conditions and can be used to determine the surface solar radiation at each model integration time step with affordable costs.This scheme is divided into components of clear-sky and cloudy-sky conditions.The cloudy-sky component is introduced in this paper.The results indicate that the inputvariables required by this scheme are all available in NWP and climate models or can be obtained from satellite observa-tions.Therefore,the scheme can be used in a global model to determine the surface solar radiation.It can also be used as an offline scheme to calculate the surface radiation using data from satellite measurements.The scheme has been tested using observations obtained from three Atmospheric Radiation Measurements (ARM)stations estab-lished by the U.S.Department of Energy.The results show that a half hourly mean relative error of global solar ra-diation under all-sky conditions is less than 7%.【期刊名称】《气象与环境学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】9页(P1-9)【关键词】太阳总辐射;大气透过率;云光学厚度;辐射参数化【作者】孙治安;刘晶淼;曾宪宁;梁宏【作者单位】中国气象局大气环境研究所，辽宁沈阳 110166; Centre for Australian Weather and Climate Research，Australian Bureau of Meteorology，Melbourne 3001，Australia;中国气象局大气环境研究所，辽宁沈阳 110166; 中国气象科学研究院，北京 100081;南京信息工程大学，江苏南京210044;中国气象科学研究院，北京 100081【正文语种】中文【中图分类】P422.1太阳辐射是驱动地球、大气和海洋的重要能源，直接影响天气和气候的形成。
太阳辐射的计算2
HH
（计算方法2）
a'，b'－经验系数。
10 26-Nov-18
1－4、月平均太阳辐射日总量的计算
经验系数b' 可由下式计算：
1.11 b' 0.55 En
式中： En为当地的年平均绝对湿度，单位hPa－百帕（空气中 实际水蒸气压力）。
水平面上总辐射日总量的月平均值
N H H H C (a b ) N0
HH
（计算方法1）
式中： H C －晴天水平面上总辐射日总量的月平均值。可根据 不同纬度的日射观测资料来确定； a，b－经验系数。适合我国地区的系数为：a＝0.248, b=0.752 N/N0－日照百分率，其中N为实际每天日照时数的月平 均值；N0为同一时期每天可能的日照持续时间数月平均值。
此时，有：
Z
25 26-Nov-18
1－5、太阳能集热器倾角的确定
另一方面，根据纬度、赤
纬角及太阳天顶角的关系有：
天顶
Z
因此，当太阳光线垂直与集 热器采光面时，有：
赤道
26 26-Nov-18
1－5、太阳能集热器倾角的确定 不同使用场合下集热器倾角的确定
集热器全年使用（如太阳能热水系统）：
全年赤纬角的变化 日期 赤纬角 春分 0 夏至 23.5o 秋分 0 冬至 -23.5o
在工程上，可近似认为这一期间的平均赤纬角为10o。
因此，这类集热器的倾角按下式选取：
10
28
26-Nov-18
1－5、太阳能集热器倾角的确定
总辐射瞬时值
总辐射瞬时值是指某一时刻的辐射强度或辐射能量。
辐射可以是电磁波辐射（如光、射线）或粒子辐射（如α粒子、β粒子、γ射线等）。
辐射瞬时值通常以特定的单位来表示，具体的单位取决于辐射的性质和测量的参数。
以下是一些常见的辐射瞬时值的单位：
辐射强度（I）：辐射通过某一单位面积或立体角的能量流密度。
常用单位是瓦特每平方米（W/m²）。
辐射剂量率（Dose rate）：单位时间内吸收的辐射剂量。
常用单位是克雷（Gray，Gy）每小时（h）或毫西弗（Millisievert，mSv）每小时（h）。
电离剂量率（Exposure rate）：单位时间内空气中吸收的辐射电离能量。
常用单位是康普顿每小时（Compton，C/kg）或罗恩根每小时（Röntgen，R）。
请注意，辐射瞬时值只表示某一时刻的辐射强度或辐射能量，不考虑时间的累积。
如果需要考虑时间累积的辐射剂量，应使用累积剂量值，如辐射剂量（Dose）或累积电离剂量（Cumulative dose）等。
大气辐射差额公式
辐射差额，也被称为辐射平衡，是一个描述辐射能量平衡的物理量。
对于地球表面，辐射差额指的是地面所吸收的太阳短波辐射与它放出的长波有效辐射之差。
具体来说，这个差额可以表示为：
Qd=(Qi+Qs)(1-α)-Qe
其中，Qi和Qs分别为到达地面的直接辐射和散射辐射，α为地面的反射率，Qe为地面放出的长波有效辐射。
另一个描述大气辐射差额的公式是：
Ra=qaF0-F∞
其中，Ra表示整个大气层的辐射差额，qa是地面吸收的太阳辐射，F0和F∞分别表示地面及大气上界的有效辐射。
这个公式表明，整个大气层的辐射差额是负值，因为F∞总是大于F0。
太阳能辐射计算公式
一、中国太阳能直接辐射的计算方法()1bS a Q S +='（1）()211111S c S b a Q S ++='（2）⊙()n c S b a Q S 2122++='（3）S ′为直接辐射平均月（年）总量；Q 为计算直接辐射的起始数据，可采用天文总辐射S 0，理想大气总辐射，Q i ,晴天总辐射Q 0来表示。
a ，b ，a 1，b 1，c 1，a 2，b 2，c 2为系数。
n 为云量。
S 1为日照百分率。
相关系数的计算公式：考虑到大气透明度，则有 ()()n c S b a P P P Q n c S b a P P P Q S i m i 2122cos cos sin sin 12122++=++='+海年海年δϕδϕ（4）其中m 为大气质量：其中，φ为测站的纬度；δ为赤纬角，取每月15日的赤纬值作为月平均值；时角ω统一取中午12时，则ω=0，cosω=1；年P 为测站的年平均气压，P 海为海平面气压，P 海=1013.25mp ，海年P P 为对大气质量进行的高度订正。
对于a 2的计算：当测站的海拔H≥3000m 时，a 2=0.456；当H≤3000m 是，若年平均绝对湿度E ≤10.0mb ，则否则F a ⨯-=01826.07023.02，其中F 为测站沙尘暴日数与浮尘日数之和。
对于（4）式中，系数之间的关系式为二、中国太阳能散射辐射的算法其中∑D 为散射辐射月（年）总辐射量，Q 为计算散射辐射的起始数据，可采用天文总辐射S 0，理想大气总辐射Q i ,晴天总辐射Q 0来表示；f (S1，n ……）为天空遮蔽度函数。
D=Q i (a 1+b 1n t );D=Q i (a 2+b 2n l );D=Q i (a 3+b 3S 1);D=Q i (a 4+b 4n mh )D=Q i (a 5+b 5n mh +c 5n l )D=Q i (a 6+b 6n mh +c 6S 1)D=Q i (a 7+b 7P +c 7n l )D=Q i (a 8+b 8P +c 8S 1)以上8式为计算太阳能散射可筛选公式，其中D 为欲计算的散射辐射量的月总量，Q i ,为理想大气中的月总辐射量，n t ，n l ，n mh 分别为月平均总云量、低云量和中高云量。
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种 清洁 能 源 ， 对 减 少 污 染 和保 护 环 境 有 重要 的 意 将辐射计算的时间间隔减少至 ０ ． ５ ｈ以下 ， 但 目前 的 义 由于辐射观测站点少 ， 分布不均匀 ， 直接利用辐 计 算条 件无 法满 足这 一要 求 。 罗哲贤和屠其濮 就辐射对地气系统及气候变 射观测资料远满足不了对太 阳能 的时空分布分析的
加热要次于地面加热。如地表吸收辐射 Ｅ ｌ 变化模拟 大气辐射传输是地 气系统 中重要 的物理过程 ， 不准确 ， 则影响潜热和感热 日变化 的模拟 ， 进一步影 它决定大气辐射能量 的三维分布 ， 直接影响气 温、 地 响 对流及 云 雨生 成 和发 展 。为 了改善 地 表 过程 的模 温、 对 流及 云雨 的形 成 和发 展 ， 是 气候 模 式 必 须 包含 拟， 两次辐射计算 的辐射平衡必须订正。 目前 ， 大多 的物理过程 。近十几年来大量的研究工作致力于提 数模 式 只是 对 辐 射 计 算 进 行 太 阳高 度 角 订 正 ， 这 种 高辐射模式 的计算精 度和效率¨ ］ 。但 由于辐射计 订正仅适合晴天 ， 云天 的变 化对辐射加热场 的影响 算量大 ， 花费机时多 ， 用于数值 预报 和气候模式中的 未考虑 ， 而后 者正 是影 响辐射 日变化 的主要 因子。 辐射积分频率远低于模式 的积分频率。这样虽然减 因此 ， 建立地表太阳辐射 的快速算法 ， 并应用 到数值 少计算机 时， 但 辐射 日变化 的模拟 与实况有较大偏 模式 中改善地表辐射平衡 日 变化模拟十分必要。 差， 这种偏 差在 对流发 展较 旺盛 的地 区尤其显 著。 太 阳辐 射 是 地 球 上 一 切 物 理 过 程 的 能 源 和 动 研究表明 Ｊ ， 数值模式模拟的对流 、 降水 日变化与观 力。随着化石 能源 的紧缺 及对 生态 环境要 求 的提 测 结果存 在 明显 相 位 差 。在很 大程 度 上 与 辐射 Ｅ ｔ 变 对太阳能资源 的需求越来越迫切。太 阳能作为 化模拟不准确有关 ， 为提高模式 的 Ｅ ｌ 变化精度 ， 必须 高 ，
孙 治 安 ’ 刘 晶淼 ’ 。 曾宪 宁４ 梁宏 。
（ １ ．中国气象局沈 阳大气 环境研究所 ， 辽宁 沈阳 １ １ ０ １ ６ ６ ； ２ ． Ｃ ｅ ｎ ｒ ｔ ｅ ｆ ｏ ｒ Ａ ｕ ｓ ｔ ｒ ａ ｌ ｉ ａ ｎ Ｗｅ ａ ｈ ｔ ｅ ｒ ｎｄ ａ Ｃ ｌ ｉ ｍａ ｔ ｅ Ｒ ｅ ｓ ｅ ｒｃ ａ ｈ ．
第３ ０ 卷 第２ 期
２ ０ １ ４年 ４月
气 象 与 环 境 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ０Ｆ Ｍ ＥＴＥＯＲＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＥＮＶＩ ＲＯＮＭ ＥＮＴ
ＶＯ １ ． ３ ０ ＮＯ． ２ Ａｐｒ ｉ ｌ ２ ０１ ４
孙治安 ， 刘晶淼 ， 曾宪宁 ， 等． 晴天地表总辐射 和净 辐射瞬时值计算方法 ［ Ｊ ］ ． 气象与环境学报 ， ２ ０ １ ４ ， ３ ０ （ ２ ） ： ０ １ —１ ３ ．
辐射的影响得到较好 处理。采用的 自变量为数值预报模 式或卫星观 测提供 的气 象要 素， 因此 该方案 既可用于数值预报 模式 或 陆面过程模 式计 算地表 辐射平衡 ， 又可以利用卫星观测或再分析 资料 估算地 面太 阳能 资源分布。利 用美 国能 源部 ３个 大气辐
射观测站 ２ ０ ０ ５ 年 的观 测资料及 欧洲宇航局提供 的卫 星反 演气溶胶资料 对计算 方案进行检验 。结果表 明， 该方案 十分精确 ， 所
Ａ ｕ ｓ ｒ ｔ ａ ｌ ｉ ａ ｎ Ｂ ｕ ｒ ｅ ａ ｕ ｏ ｆ Ｍｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｍｅ ｌ ｂ ｏ ｕ ｒ ｎ ｅ ３ ０ ０ １ ， Ａｕ ｓ ｔ ｒ ａ ｌ ｉ ａ ； ３ ．中国气象局气象科学研究 院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ； ４ ．南京信息工程 大学 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ４ ４ ） 摘 要： 以较精确 的大气辐射传输模式为基础 ， 建立晴天地表总辐射和净辐射 瞬时值 的计算 方案 。与 以往 的经验计 算方法
ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｉ ｔ ｏ ｎ ［ Ｊ ］ ． Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｎｄ ａ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ， ２ ０ １ ４， ３ ０ （ ２ ） ： ０ １ —１ ３ ．
晴天 地 表 总辐 射 和 净 辐射 瞬 时值 计 算 方 法
不 同， 该方案将辐射传输 带模 式的思路 引入地 面太 阳辐射计 算， 并考虑 大气 中吸收和散 射物质 对太 阳辐射 的影响 ， 使 该方案 具 有较好 的精确性 和普 适性 。采 用 Ｋ ｏ ｋ ｈ ｎｏ ａ ｖ ｓ ｋ ｙ等提 出的大气气溶胶 反射 率和透过 率参 数化方案 ， 使 气溶胶对 地面 总辐射和 净
有站点 的平均相 对误 差均小于 ６ ％， 误差的均方差 小于 ０ ． ３ Ｗ・ ｍ～。
Hale Waihona Puke 关键词 ： 总辐射 ； 净辐射 ； 辐射传输 ； 透过率 ； 辐射 参数 化
中图分类号 ： Ｐ ４ ２ ２ ． Ｉ 文献标识码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ － ５ ０ ３ Ｘ． ２ ０ １ ４ ． ０ ２ ． ０ ０ １