太阳辐射计算讲座第五讲地表斜面上辐射量的计算

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在太阳能利用中,为了多获得能量,一般将太阳
能装置朝南倾斜放置。

若想了解倾斜状态下,地表的
太阳能量,最直接、也是最准确的方法是利用仪器进
行直接测量。

在无法进行直接测量的情况下,如果当
地的气象站有日射观测项目,则可利用其测得的水平
面上的数据进行换算。

(注:气象站测量的都是水平
面上的数据)
具体的换算方法如下(文中符号的物理意义与前
几讲一样):
参照图1并结合第四讲中介绍的内容可知:
同理,对于曝辐量来说,可将上一讲中的计算
H o和Hβ的公式代入,经过简化可得出:
以上各式都是针对地外,即没有大气情况下得到
的,当我们感兴趣的是实际地表(即存在大气)时的情
况,又当如何呢?我们说,情况是相同的,因为r b和
R b是个比值,影响它们的只是入射角度的不同,至
于经过大气衰减,还是未经衰减,对于比值来说,可
以相抵消,而实际上没有什么影响。

以上的讨论还只限于直射部分。

对于斜面上的辐
射来说,除了直射外,还有天空中的散射以及地面反
射部分。

为了简化问题,我们只能近似地假定散射和
反射特性都是完美的,即各向同性。

实际上,问题当
然不会这么简单,比如说天空中影响散射最明显的云
量,其分布完全是随机的,当然不会是均匀的,但不
做如此假设,无法处理这么复杂的问题。

在各向同性的假定下,对于反射辐射,则有:
对于散射辐射,则有
式(5)和(6)中的ρ为地表的反射比。

如果在当地的气象站有直射和散射的数据,就可
直接代入上式进行计算,但是可提供直射的气象站较
少。

如果有总辐射和散射数据,则可以E-E d或
H-H d作为水平面上的直射量。

这样一来,斜面上
的总辐射便可以写成
计算实例:设位于北纬45°30′的某地,6月4日
全天的总辐射日曝辐量为29171MJ/m2,散射曝辐量
为4173MJ/m2,地表反射比ρ=0.20,求朝南倾斜
50°表面上的日曝辐量?
在太阳能利用工作
中,太阳辐射计算十分
重要。

为了帮助读者掌
握太阳辐射计算方法,
我们请长期从事太阳辐
射研究工作的中国气象
科学研究院王炳忠研究
员编写了《太阳辐射计
算讲座》,供大家学
习、参考。

—编者—太阳辐射计算讲座
第五讲地表斜面上辐射量的计算
王炳忠
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我国将大力推广秸秆综合利用技术
为减轻环境污染,促进农业可持续发展,国家将
通过建立技术示范基地等途径加大推广秸秆综合利用技术的力度。

多年来,由于没有很好的处理秸秆的办法,每逢夏收和秋收季节,农民便将大量的秸秆焚烧或扔掉,造成环境污染和资源严重浪费。

针对这一问题,去年3月以来,国家通过在河北、陕西等地推广成熟、配套、实用的秸秆利用技术,引导农民充分合理利用秸秆资源取得了显著成效。

科技部的一位负责人说,今后政府将继续通过技术示范基地方式加大秸秆利用的推广力度,尤其将加
大先进、成熟、经济、实用技术的推广力度。

如利用生物技术对秸秆发酵生产生物菌肥,利用秸秆发酵制取沼气,对秸秆氨化、青贮处理喂养牲畜,将秸秆作为工业原料,用于造纸、建材、制造一次性食品包装盒,将秸秆作为基料,用于生产各种食用菌等。

据了解,中国秸秆量大面广,每年约生产6亿吨。

目前仍有3亿吨秸秆尚未被利用,而且秸秆综合利用的经济效益不高。

目前,依靠秸秆综合利用技术,每年可使1亿吨秸秆直接还田,使117亿吨秸秆变成饲料。

(乔云华)
斜面上的总辐射:
H ρ=H b β+H r β+H d β=
24.18MJ /m
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本讲座至此共进行了5讲,其实太阳辐射需要计
算的项目还有很多,如光谱量、大气浑浊度、太阳能资源等等。

考虑到这些内容涉及专业知识较多,一方面枯躁乏味,另一方面偏离科普宗旨,同时应用面也较窄,所以本讲座对这些内容不再介绍。

如读者对某项内容感兴趣,可通过本刊编辑部与作者联系,作者当尽力协助解决。

最后还想提醒几点在计算中应注意的事项:
(1)由于日地距离订正系数存在着r 20/r 2与r 2/r 2
0两种形式,同时还有究竟是由日地平均距离处向具体日期的订正,还是相反,由具体某一日期向日地平均距离处订正的问题。

虽然订正不外乎乘、除两种方式,但面临具体问题时,却容易搞混,从而导致错误。

为了避免该情况的发生,请大家切不可死记某一公式,而应牢记如下方法:从日地平均距离处向某一具体日期订正,并规定此日期为1月1日。

如果乘(或除)以该系数后,其值大于原值,则表明做对了,因为1月1日地球处于近日点附近,其值理应大于日
地平均距离处的,以此可以类推其它日期的做法,结果亦应如此;反这,如果数值小于原值,则应改乘(除)为除(乘)。

(2)地方时、世界时、北京时在运用中也是容易混淆的。

例如在计算中使用的太阳赤纬都是以天文年历为准的,而天文年历所给出的参数都是世界时0时的值,但时角又是以地方时为依据的,而日常的钟表所显示的时间都是北京时。

这里要求大家记住如下一点:北京时早8点时,乃是世界时0点,由于地球自西向东转动,所以,凡是在北京以东的地方,其地方时均比北京时要晚,即8点多,而北京以西的地方则尚未到8点。

(3)经度订正是时间转换所必需的。

在我国明确
规定,东经为正,西经为负;但在美国则刚好相反。

此问题所涉及的虽然也仅仅是一个符号,但弄不好也会出现大错误。

为了避免出错,还是要牢记北京时8点相应于世界时0点,这样面对公式
北京时=世界时±(±120°/15°
)(11)时,就很容易对符号进行选择了。

式中120°是北京时所在的经度,15°是每小时所转过的经度值。