太阳辐射与露点温度的计算
地基微波辐射计露点温度廓线估算方案及初步应用
地基微波辐射计露点温度廓线估算方案及初步应用刘俊;周红根;安克武;吴泓;丁仁惠【期刊名称】《气象与环境科学》【年(卷),期】2024(47)2【摘要】面向业务和台站实际,针对露点温度直接和间接计算经验公式的不确定性,结合地基微波辐射计LV2级数据特征,开展了露点温度估算方案适用性及应用讨论,旨在为预报员提供高时空分辨率的基础物理量露点温度来判识大气饱和程度,服务于强对流天气预报预警分析。
研究表明:(1)相对湿度是主导露点温度直接和间接计算公式计算结果差异的敏感因子。
地基微波辐射计露点温度估算方案可为相对湿度小于50%时,采用直接计算公式;相对湿度为50%~99%时,采用间接计算公式;相对湿度为100%(饱和)时,温度大于-48.75℃,采用间接计算公式,温度小于-48.75℃,采用直接计算公式。
(2)地基微波辐射计估算的露点温度产品精度保持了温度产品的高相关性,较大程度上改善了系统偏差,但离散程度略有扩大。
其中,相关系数由0.99变成0.98,降低了0.01;系统性偏差由-3.18℃变成-0.98℃,缩小了2.2℃;均方差由4.92℃变成5.26℃,扩大了0.34℃。
(3)相较相对湿度,估算的露点差对高湿区(相对湿度大于70%以上)较为“敏感”,能很好地“勾勒”出云等水凝物内部水汽饱和状态及其特征结构,便于用户判断出饱和区、非饱和区及两者过渡区;与地基微波辐射计直接测量产品联合,可监测强对流天气发生前、中、后水凝物垂直结构特征及其演变,便于天气预报预警,其中预警提前量可达0.5~1.0 h,降水结束预报提前量接近10 min。
【总页数】9页(P103-111)【作者】刘俊;周红根;安克武;吴泓;丁仁惠【作者单位】泰州市气象局;中国气象局交通气象重点开放实验室;江苏省气象探测中心;新疆气象技术装备保障中心;南京气象科技创新研究院【正文语种】中文【中图分类】P412.25【相关文献】1.三年地基微波辐射计观测温度廓线的精度分析2.地基微波辐射计温湿廓线对比试验初步分析研究3.探析风廓线雷达和地基微波辐射计在冰雹天气监测中的应用4.风廓线雷达和地基微波辐射计在冰雹天气监测中的应用因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
热环境例题
热环境例题讲解【例1】：求室内温度℃、相对湿度70％时的空气露点温度。
【解】：查附录2（刘加平主编）得℃时的饱和水蒸气的分压力为，相对湿度φ（％）=70％由公式φ（％）=p/ ps可得：P=φ（％）×ps= ×=再查附录2得出成为饱和水蒸气份压力时所对应的温度为℃.即该环境下的空气露点温度为℃。
【例2】：试检验图1所示的外墙结构是否会产生内部冷凝。
已知ti=16℃，φi ＝60％，采暖期室外平均气温te＝－℃，平均相对湿度φe＝50％。
【解】：（1）计算各分层的热阻和水蒸汽渗透阻序号材料层dλμ1石灰砂浆2泡沫混凝土3振动砖板∑R＝∑H＝由此得RO＝＋＋＝﹒K/WH O＝m2﹒h﹒Pa/g（2）计算室内外空气的水蒸汽分压力ti=16℃时，P s＝∴Pi＝×＝Pate=－4℃时，P s＝∴Pe＝×＝Pa（3）计算围护结构内部各层的温度和水蒸汽分压力θi＝16－（16＋4）＝℃P s,i＝θ2＝16－（16＋4）＝℃P s,2＝θ3＝16－（16＋4）＝3℃P s,3＝θe＝16－（16＋4）＝－℃P s,e＝P i＝P2＝－＝P3＝－＝P e＝作出P s和P分布线（图2），两线相交，说明有内部冷凝。
（4）计算冷凝强度在本例中，冷凝界面位于第2和第3层交界处，故P s，C＝P s，3＝757. 3Pa，Ho，i＝＋＝m2﹒h﹒Pa/g，Ho，e＝m2﹒h﹒Pa/g，按式：得【例3】：求北纬35°地区在立夏午后3时的太阳高度角和方位角。
【解】：已知φ＝＋35°，δ＝＋15°，t＝15×3＝45°有公式：sin h＝sinφ·sinδ＋cosφ·cosδ·costcos A＝（sin h·sinφ－sinδ）/（cos h·cosφ）得sinh＝sin35°×sin15°＋cos35°×cos15°×cos45°＝＋＝h＝45°06′A＝75°15′【例4】：求广州地区（φ＝23°8′）和北京地区（φ＝40°），夏至日正午的太阳高度角。
热工计算流程
辐射换热系数
Hr
•自然界中的各个物体都在不停地想空间散发出辐射热，同时又在不停地吸收其他物体散 发出的辐射热，这种在物体表面之间由辐射与吸收综合作用下完成的热量传递就是辐射换 热。
线传热系数
定义：表示门窗或幕墙玻璃边缘与框的组合传热效应所产生附 加传热量的参数，简称线传热系数。 线传热系数，顾名思义，是通过框与玻璃接触，传递给玻 璃的热量散失，也就是边缘玻璃的额外热量损失。
LBNL软件计算实例
Optics
玻璃的光学分析
LBNL
Window
整窗玻璃的热工计 算及单片玻璃热工 性能计算 复杂模型的热工计 算
THERM
OPTICS
（1） 支持光谱和国际玻璃光谱数据格式； （2） 多层玻璃系统的光学热工性能计算与玻璃模拟设计； （3） 玻璃光谱曲线及颜色显示； （4） 玻璃表面温度计算及显示； （5） NFRC、ISO标准计算，玻璃更换厚度、膜层等模拟设计；
热工定义及 计算流程讲解
甘旭东
深圳市三鑫幕墙工程有限公司
内容摘要
1.热量散失的途径 2.热工计算重要参数的定义 3.线传热系数的介绍 4.LBNL软件计算计算实例 5.非透明幕墙手算方法 6.欧标、美标、国标U值区别 7.结露计算
室外空气综合温度名词解释
室外空气综合温度名词解释
室外空气综合温度是指在室外环境中的各种温度参数的综合值。
它包括以下几个概念：
1. 大气温度：指的是指定地点的空气温度，通常使用摄氏度或华氏度表示。
2. 露点温度：是指在一定的气压下，空气中的水蒸气达到饱和时所需要降低的温度，通常用摄氏度表示。
露点温度一般用来衡量空气中的湿度。
3. 太阳辐射温度：太阳辐射温度是指由太阳辐射产生的能量引起的温度，它受到太阳辐射的强度和角度的影响。
太阳辐射温度通常用摄氏度表示。
4. 风寒温度：风寒温度也称作寒风指数，是指在风速一定的情况下，人体感受到的体感温度。
它是将大气温度和风速综合考虑在内，通常用摄氏度表示。
室外空气综合温度的测量对于气象预报、城市规划、建筑设计以及户外活动等方面具有重要意义。
了解室外空气综合温度可以帮助人们做出相应的行动调整，从而避免过热、过冷、过湿等不适应的环境。
太阳的辐射出射度
太阳的辐射出射度
太阳的辐射出射度又称辐射通量密度，是指面辐射源在单位时间内从单位面积上辐射出辐射能量，且为1.98卡/厘米²·分。
太阳常数×4πr^2（r取值日地距离）得出太阳总辐射通量，太阳总辐射通量/4πr^2（r取值太阳线半径）得出太阳辐射出射度，其中4πr^2是球的表面积公式。
在单位时间内，太阳以辐射形式发射的能量称为太阳辐射功率或辐射通量，单位为瓦（W）；太阳投射到单位面积上的辐射功率（辐射通量）称为辐射度或辐照度，单位为瓦/平方米（W/m²）；该物理量通常表征的是太阳辐射的瞬时强度；而在一段时间内，太阳投射到单位面积上的辐射能量称为辐射量或辐照量，单位为千瓦时/（平方米·年（或月、日）），该物理量表征的是辐射总量，通常测量累积值。
到达地球表面任意坡面上的太阳直接辐射公式
任何太阳直接辐射公式在任何斜坡上到达地球表面，是太阳能和环境科学领域的重要计算。
这种公式有助于确定在不同角度到达地球表面的太阳辐射量，并可用于优化太阳能板和太阳能系统的位置。
太阳直射辐射是指在从太阳到地球表面的直线上行驶，而不会被大气分散或吸收的太阳能量。
这种辐射对了解可以捕获和用于各种应用的太阳能数量很重要。
计算斜面太阳直接辐射的公式考虑到太阳高程角、坡度角和方位角。
太阳仰角是水平平面与视线对太阳的仰角。
斜角为表面倾角角角，方位角为向北方向与水平平面上太阳射线投射之间的角。
计算斜面上的太阳直线辐射，可以使用以下公式： 1。
I=Io ×（cos（θ）×cos（β）×罪（φ） +罪（θ）×罪（β））
在下列地点：
I=斜面上的太阳直接辐射（W、m…2）
Io = 地球外太阳辐射（W、m…2）
θ=太阳高角（度）
β = 坡角（度）
φ=方位角（度）
在这个公式中，外星太阳辐射木卫一是一个恒定值，代表大气顶部的太阳辐射。
太阳仰角θ可以根据日时和观察者的位置计算。
坡角β和方位角++由表面方向决定。
通过使用这一公式，可以计算在任何斜坡，任何时间，任何地点到达地球表面的太阳直射量。
这些信息可用于设计和优化太阳能系统，以及研究太阳辐射对环境的影响。
计算斜面上的太阳直接辐射的公式是了解可以捕获和用于各种应用的太阳能数量的重要工具。
通过考虑太阳高程角，坡度角，方位角，可以准确计算地球表面任何坡度上的太阳直接辐射。
这些信息对于太阳能系统的设计和优化以及环境研究和研究都十分宝贵。
建筑物理(一) 建筑热工学
12
9
§4 辐射换热及其计算 §5 平壁的稳定稳定传热过程及其计算 §6 围护结构内部温度的确定
§7 封闭空气间层传热 §8 简谐热作用下的传热
第三章 建筑保温
§1 建筑保温设计的综合处理措施 §2 保温设计的有关标准 §3 围护结构主体保温设计 §4 围护结构保温构造 §5 围护结构传热异常部位保温设计要点 §6 围护结构的冷凝检验与防止
5 ℃(手)
伴随疼感的冷感觉
29
（2）人体的体温调节系统 下丘脑具有调节、代谢体温和内分泌功能， 前部主要促进散热来降温，后部促进产热抵御寒冷。 散热调节方式： 血管扩张，增加血流，提高表皮温度;出汗。 御寒调节方式： 血管收缩，减少血流，降低表皮温度；通过冷颤
增加代谢率。
30
（3）人体的能量代谢率 A 影响因素： 肌肉活动强度（主要因素）;
围护结构的传热计算围护结构的蒸汽渗透计算围护结构的传热计算围护结构的蒸汽渗透计算13?本篇重要名词和概念室内热环境热舒适正常比例散热室外热湿作用城市热岛导热对流对流换热辐射辐射换热温度场热流强度导热系数传热系数热阻蓄热系数热惰性指标建筑节能吸热指数建筑耗热量指标体型系数窗墙比热桥室外综合温度总衰减度总延迟时间露点温度蒸汽渗透内部冷凝冷凝界面太阳高度角太阳方位角遮阳遮阳系数倒铺屋面室内热环境热舒适正常比例散热室外热湿作用城市热岛导热对流对流换热辐射辐射换热温度场热流强度导热系数传热系数热阻蓄热系数热惰性指标建筑节能吸热指数建筑耗热量指标体型系数窗墙比热桥室外综合温度总衰减度总延迟时间露点温度蒸汽渗透内部冷凝冷凝界面太阳高度角太阳方位角遮阳遮阳系数倒铺屋面14本篇典型作业题p211115p40212224p66673138p774143p116545515第一章室内外热气候1室内热气候室内热气候
民用建筑热工设计规范
民用建筑热工设计规范(GB50176—93）第1章总则第1.0.1条条为使民用建筑热工设计与地区气候相适应，保证室内基本的热环境要求，符合国家节约能源的方针，提高投资效益，制订本规范。
第1.0。
2条本规范适用于新建、扩速和改建的民用建筑热工设计.本规范不适用于地下建筑、室内温湿度有特殊要求和特殊用途的建筑，以及简易的临时性建筑。
第1.0。
3条建筑热工设计,除应符合本规范要求外，尚应符合国家现行的有关标准、规范的要求。
第2章室外计算参数第2.0。
1条条围护结构根据其热惰性指标D值分成四种类型，其冬季室外计算温度t e应按表2。
0.1的规定取值。
围护结构冬季室外计算温度t e（℃）表2。
0。
1注：①热惰性指标D值应按本规范附录二中（二)的规定计算.②t w和t e。
min分别为采暖室外计算温度和累年最低一个日平均温度。
③冬季室外计算温度t e应取整数值。
④全国主要城市四种类型围护结构冬季室外计算温度t e值，可按本规范附录三附表3.1采用.第2.0。
2条围护结构夏季室外计算温度平均值t e，应按历年最热一天的日平均温度的平均值确定。
围护结构夏季室外计算温度最高值t e。
max，应按历年最热一天的最高温度的平均值确定。
围护结构夏季室外计算温度波幅值A te,应按室外计算温度最高值t e.max与室外计算温度平均值t e的差值确定。
全国主要城市的t e、t e.max、和A te值，可按本规范附录三附表3.2采用。
第2。
0。
3条夏季太阳辐射照度应取各地历年七月份最大直射辐射日总量和相应日期总辐射日总量的累年平均值，通过计算分别确定东、南、西、北垂直面和水平面上逐时的太阳辐射照度及昼夜平均值。
全国主要城市夏季太阳辐射照度可按本规范附录三附表3.3采用。
第3章民用建筑热工设计规范3。
1建筑热工设计分区及设计要求第3。
1.1条建筑热工设计应与地区气候相适应。
建筑热工设计分区及设计要求应符合表3。
1.1的规定.全国建筑热工设计分区应按本规范附图8。
《民用建筑热工设计规范》GB50176-2016
民用建筑热工设计规范Code for thermal design of civil building自2017年4月1日起实施GB 50176-2016规范的主要技术内容是：1．总则；2．术语和符号；3．热工计算基本参数和方法；4．建筑热工设计原则；5．围护结构保温设计；6．围护结构隔热设计；7．围护结构防潮设计；8．自然通风设计；9．建筑遮阳设计。
规范修订的主要技术内容是：1．细化了热工设计分区；2．细分了保温、隔热设计要求；3．修改了热桥、隔热计算方法；4．增加了透光围护结构、自然通风、遮阳设计的内容；5．补充了热工设计计算参数。
1 总则1．0．1 为使民用建筑热工设计与地区气候相适应，保证室内基本的热环境要求，符合国家节能减排的方针，制定本规范。
1．0．2 本规范适用于新建、扩建和改建民用建筑的热工设计。
本规范不适用于室内温湿度有特殊要求和特殊用途的建筑，以及简易的临时性建筑。
1．0．3 民用建筑的热工设计，除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语和符号2．1 术语2．1．1 建筑热工 building thermal engineering研究建筑室外气候通过建筑围护结构对室内热环境的影响、室内外热湿作用对围护结构的影响，通过建筑设计改善室内热环境方法的学科。
2．1．2 围护结构 building envelope分隔建筑室内与室外，以及建筑内部使用空间的建筑部件。
2．1．3 热桥 thermal bridge围护结构中热流强度显著增大的部位。
2．1．4 围护结构单元 building envelope unit围护结构的典型组成部分，由围护结构平壁及其周边梁、柱等节点共同组成。
2．1．5 导热系数 thermal conductivity，heat conduction coeffi-cient 在稳态条件和单位温差作用下，通过单位厚度、单位面积匀质材料的热流量。
(完整word版)建筑环境学课后习题参考答案
建筑环境学课后习题答案第二章1.为什么我国北方住宅严格遵守坐南朝北的原则，而南方（尤其是华南地区)住宅并不严格遵守此原则？答:我国分为严寒、寒冷、夏热冬冷和暖和地区，居住建筑一般总是希望夏季避免日晒，而冬季又能获得较多光照，我国北方多是严寒和寒冷地区，建筑设计时，必须充分满足冬季保暖要求,部分地区兼顾夏季防热，北部地区坐北朝南能够达到充分利用阳光日照采暖，能够减少建筑的采暖负荷,减少建筑采暖能耗，所以，我国北方住宅严格遵守坐北朝南的原则,而南方地区必须满足夏季防晒要求适当兼顾冬季保暖，所以南方住宅可以不遵守原则.2。
是空气温度的改变导致地面温度改变，还是地面温度的改变导致空气温度改变？答：互相影响的，主要是地面温度的改变对空气温度变化起主要作用，空气温度的改变一定程度上也会导致地面温度改变，因为大气中的气体分子在吸收和放射辐射时是有选择的，对太阳辐射几乎是透明体，只能吸收地面的长波辐射，因此，地面与空气的热量交换是气温上升的直接原因。
3.为什么晴朗天气的凌晨书页表面容易结露或结霜？答：晴朗天空的凌晨,温度较低，云层较薄，尘埃，微小水珠，气体分子较大,太阳辐射较小，树叶主要向天空辐射长波辐射，树叶温度低于露点温度，树叶表面容易结露或结霜。
5。
采用低反射率的下垫面对城市热岛有不好的影响.如果住宅小区采用高反射率的地面铺装是否能够改善住区微气候？为什么？答：其效果不是很好，由于城市建筑的密集，植被少采用高反射率的地面铺装,虽然减少了地面对辐射的吸收，但其反射出去的辐射仍会被建筑群所吸收,另外，由于逆温层的存在，其可能会导致空气温度的升高,从而不利于住区微气候的改善。
6。
水体和植被对热岛现象起什么作用？机理是多少？答：①由于城市地面覆盖物多，发热体多，加上密集的城市人口的生活和生产中产生大量的人为热，造成市中心的温度高于郊区温度，且室内各区的温度分布也不一样。
如果绘制出等温曲线，就会看到与岛屿的等高线极为相似,人们把这种气温分布的现象称为“热岛现象".而水体和植被具有调节城市局部气候的作用，如净化空气、减少噪声，对城市“热岛现象”有一定的缓解作用。
_体感_温度计算方法
预报误差/ %
评定( 得分)
0
1. 0
1~ 5
0. 8
6~ 10
0. 6
> 10
0
将每天的实况和上一天的预报进行评定, 计算 总得分, 除以当月的天数, 得出当月的预报准确率。
3 小结
( 1) 三峡坝区相对湿度的年际变化不明显, 年降 水量和年雨日的年度差异是造成相对湿度年际波动 的直接原因。受季风气候的影响, 三峡坝区具有雨 热同季、温湿同步的变化特征。一般情况下相对湿 度的日变化与气温反位相, 但对特殊天气应进行具 体分析。
( 2) 应用马格努斯经验公式, 建立了三峡坝区相 对湿度与气温和露点温度的定量关系式, 从而将相 对湿度的预报转化为气温和露点温度的预报, 其预 报思路清晰实用, 经 2000 年 10~ 11 月试用, 准确率 达 92. 3% 。
参考文献
1 苏联中央预报研究所. 短期天气预报指导. 李艺, 张杏珍译. 北京: 科学出版社, 1965. 1- 17
最低温度温差
表 1 百叶箱 外与百叶箱内日最高和日最低温度温差 e
1 月 4 月 7 月 10 月 最大 最小 ( 冬季) ( 春季) ( 夏季) ( 秋季) 差值 差值
日最高温度温差 1. 6 1. 6 2. 2 1. 6 4. 6 - 0. 5 日最低温度温差 - 1. 2 - 1. 9 - 3. 1 - 3. 6 0. 1 - 4. 2
2. 3 百叶箱外与百叶箱内温度差异的原理解释 白天自然情况下, 在百叶箱外测得的温度包含
了观测元件吸收太阳辐射, 使百叶箱外温度较高, 而 人体对太阳辐射的感觉与观测元件感应温度的趋向 是一致的。在同等气温条件下, 太阳辐射越强, 人感 觉越热, 观测元件感应的温度也越高。比较而言, 百 叶箱内温度能较好的代表气温, 而百叶箱外温度比 百叶箱内温度能更好的代表人体感觉温度。箱外最 低温度低于箱内温度的主要原因有两个: 一是百叶 箱等设备白天吸收热量而夜间以长波辐射的形式释 放出来, 使百叶箱内气温较高; 二是百叶箱内气流速 度远小于百叶箱外, 一般认为百叶箱内风速约为百 叶箱外风速的三分之一, 致使测量元件与自然空气 达到热平衡的时间延长。夜间, 地面净辐射为负值, 温度持续降低, 在日出前达到最低。日出后, 净辐射 转为正值, 温度很快回升。受其影响, 近地层气温也 呈此变化[ 2] 。这样, 百叶箱内最低温度要高于实际 的最低温度。因此, 夜间在百叶箱外测得的最低温 度应该更接近自然空气的最低温度。采用在百叶箱 外温度加上风速和湿度影响的订正值计算体感温度 效果会更好。
(完整版)关于露点温度和结露
所谓的露点温度一定温度的空气中,水蒸气的最大含量称为[饱和水蒸汽量],此时的空气成为[饱和空气]饱和空气温度下降时,空气中的水蒸气将凝结成露.含有水蒸气的空气的饱和温度, 称为露点温度,露点温度由绝对湿度决定,例如:气温20度,相对湿度60%时,结露温度为12度(请参照如下数据温度表).露点温度通常是用于查看气体的干燥状态,相对湿度的小量变化也将引起露点温度的巨大变化, 因此可通过露点温度了解气体的干燥状态的细微变化,即使气体温度产生变化,露点温度也不会改变.应该指出的是,欧美地区比较频繁的使用相对湿度,海岸地区及农业地区的天气预报也经常使用露点温度.所谓的结露是指?所谓的结露现象是指容器内壁表面温度下降,室内空气温度下降到露点温度以下时,内壁及表面会发生水珠凝结的现象,这个现象称之为结露.结露是否发生取决于室内温度, 室内湿度及露点温度.露点温度即使没有下降到与外气温相同的,一定温度下仍有可能发生结露现象.所谓的表面结露是指?所谓的表面结露是指室内壁体表面温度低于室内露点温度或接近壁体表面温度时,冷却至露点温度以下,表面出现水滴附着现象称之为表面结露.所谓的内部结露是指?所谓的内部结露是指壁体内部产生的结露现象.室内的高温空气(湿气)在进入内壁及内部温度下降到结露温度以下,引起内部结露.湿度、露点和相关参数：表示湿度的参数有：·水汽分压·相对湿度·露点·霜点·绝对湿度·混合率·湿球温度·ppm ·平衡相对湿度·水活性·热焓水份含量表示方法大多数情况下用于固体或液体。
当用于气体时，这种概念就不适用了。
水汽压(Pw):是指在空气或气体中存在的水汽压。
饱和水汽压(Pws):在特定温度下水汽中的最大压力。
温度越高，空气中能承受的水蒸汽越多。
相对湿度(RH):指在特定温度下的水汽分压和饱和水汽压之比，是用百分比来表示：%RH=100%*(Pw/Pws)。
建筑节能分析用典型年数据的获取方法
西安建筑科技大学学报(自然科学版)J. Xi'an Univ, of Arch. 5 Tech. (Natural Science Edition)第53卷第1期2 021年2月Vol.53 No.1Feb.2 21DOI ： 1 0 . 15986/j. 1 00 6-793 0 . 2 021. 0 1. 02 0建筑节能分析用典型年数据的获取方法付昱曦】，李红莲1,王赏玉2,杨柳2西安建筑科技大学信息与控制工程学院"陕西西安71 0 0 55$ 2.西安建筑科技大学建筑学院"陕西西安71 0 0 55)摘要：进行精细化的建筑节能设计与能耗模拟的前提是具备真实&可靠的室外气象数据，典型气象年(Typical Meteorologi cal Year , TMY )是代表当地气候特征的多种逐时气象要素组合，在建筑节能设计中应用广泛.《民用建筑设计术语标准》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》等行业标准明确规定在建筑节能设计分析时，采用典型气象年.《建筑节能气象参数标准》颁布了我国45 0个台站的TMY ，为建筑节能分析用室外气象数据的统一作出了重要贡献.目前我国常用的能耗模 拟TMY 数据仅提供了我国部分城市的TMY ,无法满足我国建筑行业的使用，由于原始数据来源不同，也无法判别哪种TMY 生成方法更具有适用性，针对这种情况，从直接下载、计算获得、软件生成等几个方面梳理TMY 的获取方法,并针对数据状况和来源，进行了详细的分析和对比，为建筑节能分析用TMY 的获取和使用提供了借鉴依据• 关键词：典型气象年；获取方法；能耗模拟中图分类号：TU119+.2文献标志码：A文章编号：1 00 6-793 0 (2 021) 0 1-0 147-08Method of obtaining TMY for building energyefficiency analysisFUYui ,LI Ho+gha+ , WANG Sha+gyu 2 , YANG Lu 2(1.SchoolofInformationandControlEngineering , Xi'an Univ.ofArch.5 Tech. , Xi'an71 55, China ；2.Co l egeofArchitecture , Xi'an Univ.ofArch.5 Tech. , Xi'an71 55, China )Abstract : The elaborate building energy-saving design and energy consumption simulation are based on the premise ofhavingrealandreliableoutdoormeteorologicaldata.TheTypicalMeteorologicalYear (TMY )isacombinationof various hourly meteorological elements representing local climate characteristics , which is widely used in building energy-saving design. Sta+drrd frr termi+ology of civil architectural desig+ , Desig+ Sta+dard for E+ergy Efficie+cy of Reside+tial Buildi+gs i+ Hot Summer a+d Cold Winter Zo+e define that TMY data are used in theanalysis of energy efficiency design in buildings. Sta+dard for vueather data of buildi+g e+ergy efficie+cy has promulgatedTMY of450stationsin China , which has madeanimportantcontributiontounifyingtheoutdoor meteorological data for building energy e f iciency analysisRCurrently ,its common use of TMY only provides TMY for some cities in China , but cannot meet the use of China's construction industry. Due to the different sources of raw data , it is impossible to determine which TMY is more appropriate. In view of this situation , the method of obtaining TMY from direct download , calculation acquisition ,and software generation are combed. Detailed analysisandcomparisonarebasedondataandsources.ItprovidesreferencefortheacquisitionanduseofTMYfor buildingenergye f iciencyanalysis.Keywords : typicalmeteorologicalyear ； acquisition methods ； energy consumption simulation型 年 (Typical Meteorological Year ,TMY )是建筑模拟中评估能耗的重要资料，它作为能耗模拟软件的基础数据，其输入气象数据的准确 性紧密影响着能耗模拟的结果.TMY 的挑选需要 长期、连续的气象要素记录，但是在中小城镇中不 具备这种条件，导致无法使用计算方法生成当地的 TMY ,从而影响能耗模拟评估.针对这种情况，采用不同途径来获取TMY 显得尤为重要•近几年，我国在这方面取得很大研究成果.2012 年，张晴原等人从1995 — 2005年选取了 360个地区的标准气象年数据⑴.2015年，李红莲等人梳理了国内外TMY 生成方法和逐时气象数据处理方法2)，并指出气象参数选取影响TMY 结果的准确性(3)，通过对 比不同TMY 生成方法对建筑能耗影响，指出了适合西安地区的TMY 生成方法⑷.同年，香港学者利用遗传算法生成适用不同气候条件下的TMY [5]. 2016收稿日期：2020-06-29 修改稿日期：2021-01-08基金项目："十三五"国家重点研发计划基金资助项目(No. 2018YFC0704500)；陕西省教育厅科研计划项目基金资助项目(No. 19JS043) 第一作者：付昱曦(1996—)，女，硕士生，主要从事建筑气候与建筑节能研究• E-mail ： ******************通讯作者：李红莲(1980—)，女，高级工程师，研究生导师，主要从事建筑气候与建筑节能研究• E-mail ： **********************148西安建筑科技大学学报（自然科学版）第53卷年，李红莲等人提出了TMY室外气象参数的选取方法叫2017年，杨柳等人提出适应我国建筑设计的气象参数的逐时化分析方法⑺,刘大龙等人通过分析建筑能耗各气象参数的敏感性系数，得出温度对采暖和空调能耗的影响最大［8］.同年，侯立强等人通过比较成都地区各气象参数月均值变化和能耗模拟结果⑷,发现当地办公建筑能耗与各气象参数间没有明显规律性.同年，清华大学学者通过比较中国不同气候区主要城市TMY数据与55a实际天气数据［10］，得出寒冷地区的长期能源使用量与采用TMY得出的结果相差很大.同年，熊明明等人发现了气候变化影响TMY 数据［11］,采暖期较制冷期变化明显.2018年，王华用机器学习算法补充了南海地区8个站点16a的总辐射数据［12］，为南海地区TMY生成提供了可靠的方法.从以上研究内容看出，在建筑节能设计分析中，室外基础气象数据的重要性和必要性•针对TMY数据来源问题，本文对TMY的获取方法进行了梳理，并基于北京20a的实测气象数据，使用不同获取方法得到TMY，对比主要气象参数与长期平均值，并对典型建筑进行能耗模拟，对比其对能耗模拟结果的影响.1典型年数据的获取途径1.1直接获取法目前，我国能耗模拟TMY数据源常见的有以下几种格式，包括CSWD、CTYW&IWEC和SWEAR等，其中CSWD数据是根据中国气象局收集的中国270个地面气象站1971—2003年实测气象数据，CTYW是张晴原开发的标准气象数据库，是根据由美国军事卫星记录的1982—1997年中国机场气象站的天气报告，其中没有太阳辐射数据，IWEC数据和SWERA数据分别来源于美国国家气象数据中心和国家可再生能源实验室，其中只有CSWD数据包含太阳辐射数据，而CTYW& IWEC、SWEAR数太阳数是出来的，西安建筑科技大学和香港城市大学的合作项目中，采用美国Sandia国家实验室提出的经验分布函数方法为我国194个城市挑选出TMY数据，表1为几种典型气象年数据详细介绍.能耗模拟软件Energyplus官网提供了我国部分大城市的TMY数据，可以直接用以能耗模拟.表1国内外典型年气象数据来源详细介绍Tab.1Detailed description of the source of TMY at home and abroad全称数据来源观测年限台站数开发单位DeST DeSTa f iliated中国气象局最大50a270清华大学、中国国家气象中心CSWD ChineseStandard WeatherData中国气象局1971—2003270清华大学、中国国家气象中心CTYW ChineseTypicalYear Weather 国际地面气象观测数据库1982—1997194张晴原、Joe HuangIWEC Interational WeatherforEner-gyCalculation国际地面气象观测数据库最大18a11美国数心SWEAR Solar Wind Energy ResourceAssessment美国试验卫星数据DATSAVS1973—200245国家可再生能源实验室CNTMY中国典型气象年我国地面气象资料数据集和气象辐射资料数据集1971—2000194西安建筑科技大学、香大学TMY TypicalMeteorologicalYear国局1987〜2004450《建筑节能气象参数标准》1.2计算方法获取对于挑选TMY的计算方法，1977年，Anders-en等人提出了生成TMY的Danish方法，1980年，Lund等人对此方法加以改进，之后Festa和Ratto 1993年了Festa-Ra t o法，2005年，Miquel和Bilbao开发的Miquel-Bilbao方法［13］，适用于除太阳辐射以外的其他气象参数挑选TMY，2015年，香港学者将遗传算法用到了确定气象参数的权重值的大小上［5］，从而生成不同气候条件下的TMY，2017年，Yusuke Arima等人提出一种新的天气数据一典型与设计气象年［14］.国内TMY产生方法有CTYW［1］，是由张晴原、Joe Huang提出的典型年挑选方法，它通过计算各气象要素的月均值标准偏差，选出WS值最小的月份，此外还有清华大学TMY的生成方法CSWD［15］，通过对各气象参数的平均值进行标准化处理，选出加权求和最小的月份.2014年，我国发布的《建筑节能气象参数标准》中颁布了450个台站的TMY数据，所采用的数第1期付昱曦，等：建筑节能分析用典型年数据的获取方法149据来源于中国气象局686个基本、基准地面气象观测站1987-2004年间的观测数据，利用的是Filken-stein-Schafer统计法来生成的TMY,又称为Sandia 国家实验室法.目前，Sandia国家实验室法是应用最广泛，并且被国际认可的一种生成TMY方法,通过对比所选月份的逐年累积分布函数CDF(Cumulative Distribution Frequency)与长期累积分布函数的接近程度来确定，按表2中选取气象要素和加权因子［16),使用TMY3选取气象参数权重，增加了一个直接辐射参数，提高了TMY辐射数据与长期数据的一致性，然后计算FS数据的加权总值最小. FS数据的加权总值计算方式如式(1)(2)(3)所示，国内外许多学者通过研究这些方法，为没有TMY 数据的地区选择合适的方法生成当地的TMY数据［17)，并且对影响TMY的因子进行优化研究［18).FS(=，m)=#—|CDF m(F i)—CD F=m(F i)(1)WS(y，m)=1-WF•FS(=，e)(2)F=1O-WF=1(3)F=1式中：FS(=，m)为气象参数f在F i范围的FS (=，m)统计值；=为年；m为月；CDF=，m(F i)为气象参数f在F i范围的CDF值；CDF m(F i)为气象参数F在月份m的F i范围的长期统计CDF值; N为参数值选取个数；O为气象参数选取的个数；WS(y，m)为=年m月的平均加权和；WF为气象参数F的加权因子•表3表2TMY3选取气象参数的权重Tkb.2TMIY3selecting the weight of meteorological parameters气象要素权重因子(TMY3)干球温度日最高值1/20干球温度干球温度日最低值1/20干球温度平均值2/20相对度日最1/20相对湿度相对度日最1/20相对度日平2/20风风速日最大值1/20风速日最小值1/20太阳辐射太阳5/20太阳5/201.3软件获取除了直接获取和传统的计算方法获得某个地区的TMY数据以外，还可以通过软件来获取代表当地长期气候特征的TMY数据资料［1921)•在评估建筑节能设计上，需要准确的气象数据，但是并非每个站点都记录了详细的气象数据，所以为了避免计算方法过程的复杂性和不确定性因素，采用软件获取TMY数据是可行的•目前，可以生成TMY数的Meteonorm、Weathergenerator、TMY Generation等，值得关注的是瑞士联邦能源部(Swiss Federal Office of Energy)所开发的气象MeteonormRMeteonorm通过预设的气候模型和数据库［223)，根据提供当地的地理条件和气象资料，生成月、日、的数，对的站点数可最近站点的数据通过插值计算得到，快速地生成不同地区TMY，表3是Meteonorm生成TMY的原理.Tab.3The calculation method of meteonorm generation TMYMeteonorm生成TMY的计算方法数型方法假设太阳Perez型、Aguiar and Co l ares-Pereira型根据月均值计算得到日均值，通过程序模拟小时变化，得到小时值1.根据月温度和日辐射值及实测温度分布，随数过资的平，日每个月的晴指数，月晴指数月月晴计机生成日温度值.2.根据日温度值和每日及每白天温度变化的幅度与每日全球大气温度Scartezzini型月的辐射值，计算每日的最低及最高温度.3.太阳辐射幅度成正比，夜间温度每日的最最度及每小的通过云量变化推断出来相对湿度、露点温度基于日平均辐射模型的日风型独立随机模型，生每小的数相对湿度和露点温度可以通过计算公式由大气度露点温度的计算受大气温度和相对湿度的影响；相对湿度受夜间云量&降水量的影响风根据当地气候条件下用的日晴空指数和日辐射值通过模型和数据库产生影响风速的因素分为地形因素和因素150西安建筑科技大学学报(自然科学版)第53卷2数据实验2.1本研究以北京为例，利用相同时间长度20a(1991—2010)的气象数据，采用美国Sandia国家实验室提出的经验分布函数方法、Meteonorm进行TMY获取•Sandia方法原始气象数据来源于中国气象局，基准气象站的每日4次观测分别为02#00、08#00、14#00、20#00,气象要素包括：温度、相对湿度、大气压、风风向、总辐、散等.Meteonorm资料来源平衡档案(GEBA)、世界组织(WMO)等•数的能耗2软件Energyplus官方的气象数据文件[24],数据来源于CSWD、IWEC和SWEAR,本文中使用CSWD数据•表4所示是数据的原始数，数度.表4获取TMY数据的方法概要Tab.4SummaryofmethodsforgetingTMY类型称数数度直接获取方法En rgyplus象数据文件中国气象局—计算方法Sandia国局1990—2010平衡档案&方法M t onorm世界气象组织&瑞士局1990—20102.3生成典型气象年数据分析将Sandia法和Meteonorm获取TMY的结果和Energyplus官方提供的北京TMY数据进行对比，对能耗影响重要的气象参数干球温度、太阳、相对湿度和风速的TMY数据的比较情况如图2所示•图2(a)为三种方法的干球温度的TMY数据与长期日对比，可以看出，三种方法得到干球温度日值数据与长期日均值相比具有良好的一致性•图2(b)、2(c)是冬季(12、1、2月份)和夏季(6、7、8月份)干球温度的对比•将三方法的太阳数日期日进行对比，如图2(d)所示，整体变化趋势相似•图2(e)、2(f)所示是冬季和夏季太阳辐射的对比，图2(g)是相对湿度值和长期日均值比较，有个别月份波动较大，但是总体趋势相似.图2(h)、2(i)是冬季的相对度的对比，太阳相对度无论在夏季还是冬季，Meteonorm的数据波动变化最小，Meteonorm的TMY结果是长期的历史数据资料计算得到各参数的平，因数结果期变化的.如图2(j)所示是风速的对比，整体趋势相同，图2(k)、2(l)所示是冬季风的对比，可M7t7onorm的风数据波动较大，这是由于Meteonorm中，风速不是计算的主要因素，所以没有提供精确的风速数.2.2技术路线采用Sandia法挑选出北京台站的TMY数据,然后使用Meteonorm软件生成的适用能耗模拟的TMY数文En7rgyplus官方数进行拟，对结果进行分析，研究的技术路线如图1所示•302010-10-—Sandia-Meteonorm Engergyplus长期50100150200250300350天/d(a)干球温度第1期付昱曦$等：建筑节能分析用典型年数据的获取方法1512 0 8 6 4 23 3 2 2 2 2P S201816•A V捺脾E-K005000502 11Z「E •A V捺幌E-KV--Sandia - - Meteonorm Engergyplus2040 60 80 100天/d(c)夏季干球温度(6.1-8.31)o o5Sandia - Meteonorm Engergyplus -长期100 150200 250 300350天/d(d)太阳辐射Engergyplus2040 60 80 100天/d(e)冬季辐射(12.1~2.28)20Sandia - Meteonorm Engergyplus0 2040 60 80 100天/d(h)冬季相对湿度(12.1-2.28)- Sandia - — Meteonorm Engergyplus0 2040 60 80 100天/d⑴夏季相对湿度(6.1~8.31)Sandia - Meteonorm Engergyplus ■长期7e•A V捺啤E-K &、壘舸茯粟2040 60 80 100天/d(f)夏季辐^(6.1-8.31)--Sandia - - Meteonorm Engergyplus--Sandia - Meteonorm Engergyplus 长期Ts • E 就M50 100 150200 250 300 350天/d(g)相对湿度2040 十 6080 100天/d(1)夏季风速(6.1~8.31)图2三种方法获取的TMY 中各气象要 •比Fig. 2 Comparison of meteorological elementsinTMYobtainedbythreemethods152西安建筑科技大学学报（自然科学版）第53卷G种方法TMY长期标准偏差Tab.5Standard deviation from long-term values compared to TMYobtainedbythreemethodsSandia Meteonorm Energyplus 度0.810.840.83太阳•0.480.440.48相对湿度0.340.280.38风速0.410.620.04三种方法获取的TMY中干球温度、太阳辐射、相对湿度、风速与其长期日平标准偏差进行比较，如表5所示.作为影响建筑能耗的主要气象参数，Sandia国家实验室法计算的TMY数据中干球温度偏差最小，Meteonorm生成的数据中太阳、相对湿度偏差最小，Energyplus:下载的数风速偏差最小•尽资料即原始数据的不同，但是生成TMY结果的差小，相同参数相差不超过0.6%.3模拟验证3.1建筑模型为了探讨不同方法获取TMY结果对建筑能耗模拟的影响程度，对一栋办公楼进行了•北京属于建筑热工设计分区里的寒冷地区，建对一栋12层办公楼，全空调，建筑面积为19200m2,建筑楼层的平面尺寸为40mX40m,模拟运行设定为7#00-18#00,室内温度设置是18〜26°C，体型系数0.124,建筑物概况以及设备参数详见下表6.表6模型概况及设备参数Tab.6Model overview and equipment parameters建筑物类型办公建筑工作时间7#-18#度设置18〜26°C窗墙比0.4体型系数.124围护结构系数/屋面:0.43、外墙:0.49W-m2-K1楼板:0.797、外窗:2.4室内人员密度/P-m28照明强度/W-m29设荷度/W-m2153.2建筑能耗模拟结果及分析将使用Sandia法生成的TMY数据以及Meteonorm和Energyplus软件提供的TMY数据转化为模拟所需的epw文件后，对同一栋建筑模型进行能耗，并对结果进行分析.方法生成的TMY数据的能耗结果如图3,可，对于所选的地区典型北京，不同方法获取的TMY结果中，制荷与长期均值的结果显示，在一年：供制冷的4#10月里，Sandia法模拟结果的制冷负荷有5个月与长期模拟结果的均值一致，Meteonorm 结果有4个月是一致的,Energyplus也有5个月一致,实际上，只有个别月份的结果小的偏差，其余月份基本一致.TMY实际上是由不同年份里的真实月组成, TMY数据具有当地气象特征，挑选方法的不同自然会导致生成的TMY结果不同，因，模拟结果也一定偏差，表7是不同方法生成的TMY与期模拟结果的相对标准偏差，相同负荷的偏差在0.01%〜0.08%范围内.可以看出，采用Energyplus下载的数据和Meteonorm生成的TMY数，制荷偏大的，要素是影响建筑热环境的重要因素，通过比较供暖季11〜3月）、制冷季（4〜10月）的负荷和气象数，得出相系.的度荷比较图4,、制的度荷的相关系数分别为0.88与0.98,说明度荷.大的相关关系•从表5可以看出，Energyplus直接载的数Meteonorm生的数度数据误差较大，因此，干球温度是影响负荷大小的重要因素.对于北京地区，本文中提到的几种TMY 数据的获取方法一E•工却担昌他显■Sandia Meteonorm]Energyplus长期(b)供暖负荷图3能耗对比结果Fig.3Energy consumption comparisonresults第1期付昱曦$等：建筑节能分析用典型年数据的获取方法153表7对比三种方法生成TMY能耗模拟的标准偏差Tab.7Compare the standard deviation of the three methods"ogenera"eTMYenergyconsumpionsimula"ion地区-北京Sandia Meteonorm Energyplus供暖负荷/% 1.88 1.87 1.95制荷/% 1.29 1.35 1.35图4干球温度与负荷的相关关系Fig.4Correla"ionbe"weendrybulb"empera"ureandload 4结论本文对建筑节能分析用TMY数据的获取方法进行了探讨，梳理了载、计获生成TMY数据的步骤，并对比了北京典型建筑能耗不同方法生成的TMY的模拟结果，了当数不同时，对能耗生的影响，结果表明：(1)不同方法获得的TMY数据，整体变化趋势相似，期好的一致性，的偏差小•(2)软件生成的TMY数据是基于预先设定的法型，计数结果期变化，获的TMY数期平•(3)载、计到生成的TMY 数据的能耗结果十分相近，与长期结果平的误差都在可以接受范围内•因此，提到的方法在未来都可以作为TMY数据的获取途径. TMY数据可以准确预测建筑，同时，对评估建筑节能设计起着重要作用，的变化，数不断更新，除了可以通过计算方法或获TMY数，获TMY是得借鉴的方法，其生数据的准确统方法获的结果基本一致，甚至还了工作效率，能够地获取任意位置的气象数据，给国建筑能耗TMY的研究工作带的作用•参考文献References[1]张晴原，Joe Huang.中国建筑用标准气象数据手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.ZHANG Q Y，HUANG J.China building standardmeteorologicaldata manual[M].Beijing：ChinaBuild-ingIndustryPress，2012.[2]红莲，杨柳，于军琪，等.建筑能耗模拟用典型气象年产生方法的研究[J]•西安建筑科技大学学报(自然科学版)，2015,47(2)：267-271.LI Honglian，YANG Liu，YU Junqi，et al Research onthemethodofgenerateTMYforbuildingenergycon-sumptionsimulation[J].Xi'an Univ.ofArch.5Tech.(Natural Science Edition)，2015，47(2)：267-271. 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电力系统户外柜热控方案
3 温度控制
从目前的工程应用来看，主要采用风扇散热、热交换器散热两种方式。这两 种方式中的温控设备都不具备制冷功能，温度控制的范围取决于外部的环境温度。 如果设备对温度的要求比较高，考虑采用空调制冷的方式。除温度、湿度外，电 子设备的运行还受到风沙、粉尘、盐雾等外部条件的影响。在实际的应用中，采 用何种散热方式视工程具体情况而定。
风机是热交换器的主要运动部件，内循环风机用来循环柜内空气，外循环风 机用来循环柜外空气。
控制板由微处理器控制，并配有温度传感器。控制板控制内、外循环风机和 加热器，以及监测系统的报警信号，用来监测和控制机柜中的温度。
电加热器可以根据需要配置，在温度低于 5℃时，加热器工作；温度高于 10℃ 时，加热器停止工。
3.3 机柜空调散热
机柜空调用于对户外柜（正常工作时为密闭状态）内部实行温度控制，将柜 内温度控制在适合的范围，以保证柜内的所有热敏元器件可以正常工作，发挥其 最佳的工作性能。
机柜空调所服务的对象是电子设备，其设定温度可以相对较高，一般默认温 度为 35 ℃，而且电气元件对风速、噪音无要求，实际上柜内较大的空气流通可 减轻电气元件局部热岛现象，有助于电气元件的散热。另外由于户外柜安装在室 外，要求机柜空调必须能够满足复杂环境中使用的可靠性要求。
热交换器通过一个温度传感器测量机柜内的温度，根据相应的温度设定值控 制热交换器内各个部件的工作：
内循环风机带电即开始运转； 外循环风机默认设置为 35℃时启动、25℃时停止运转； 系统可以提供通讯接口或告警干接点。
3.1.2 热交换器的特点
热交换器具有如下特点： 密闭式循环冷却系统设计，内外空气隔绝，能够有效隔离外部空气中的
下面探讨一下电力系统户外柜的热控解决方案。主要分为两个方面：湿度的 控制、温度的控制。
干球温度、露点温度和湿球温度
1. 干球温度、露点温度和湿球温度dry bulb temperature, dew temperature, and wet-bulb temperature摘要：未饱和湿空气中水蒸汽处于过热状态；而在饱和空气中的水蒸汽处于饱和蒸汽状态——平衡状态。
未饱和空气达到饱和可以经历不同的途径：在温度不变的情况下，水分向空气中蒸发，增加蒸汽分压力，而蒸汽分压力达到该温度相应的饱和压力时，即可达到饱和空气状态；在保持湿空气中蒸汽分压力不变的情况下，降低湿空气温度，当温度降到与相应的水蒸汽的饱和温度时，空气也达到饱和状态。
此时湿空气的温度称为露点温度，用符号表示。
1.1. 露点(或霜点)温度露点(或霜点)温度：dew temperature。
露点温度指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。
形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。
露点温度本是个温度值，可为什么用它来表示湿度呢？这是因为，当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点温度相同；当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。
所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。
1.1.1. 解释一在一定的空气压力下，逐渐降低空气的温度，当空气中所含水蒸气达到饱和状态，开始凝结形成水滴时的温度叫做该空气在空气压力下的露点温度。
即当温度降至露点温度以下，湿空气中便有水滴析出。
降温法清除湿空气中的水分，就是利用此原理。
1.1.2. 解释二在日常生活中我们可以看到，到夜间空气温度降低时，空气中的水分会有一部分析出，形成露水或霜。
这说明在水蒸气含量不变的情况下，由于温度的降低，能够使空气中原来未达饱和的水蒸气可变成饱和蒸气，多余的水分就会析出。
使水蒸气达到饱和时的温度就叫作“露点”。
测得露点温度，就可以从水蒸气的饱和含量表中查得其水蒸气含量。
由于温度降低过程中水蒸气含量并没有改变，因此，测定露点实际上就是测定了空气中的绝对湿度。
实验一、太阳辐射、光照强度和日照百分率的测定
气象学实验报告班级：植保检11-1 ：舒学号：20116340实验一、太阳辐射、光照强度和日照时数测定一、实验目的1.掌握太阳天空辐射表的使用，正确观测太阳直接辐射辐射、散射辐射、净辐射2.掌握日照计的使用方法，正确光测光照强度3.掌握日照时数、日照百分率的计算二、实验器材天空辐射表、净辐射表、照度计、紫外线照度计、日照记录纸三、实验原理1.辐射表示通过感应部位黑白相间的感应器产生热效应，转化为电动势): 单位时间以平行光形式投射到地表单位水平面积上的太阳2.太阳直接辐射(S´m辐射能。
3.散射辐射(Ｄ):太线经大气散射后，单位时间以散射光形式到达地表单位水平面积上的太阳辐射能（散射辐射）。
+Ｄ) : 太阳直接辐射和散射辐射之和，称为太阳总辐射。
4.太阳总辐射(Q= S´m5.地面净辐射(B)：单位时间，单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐射之差（也称为地面辐射差额）。
四、实验步骤与结果1.天空辐射表、净辐射表的观测、照度计的观测、紫外照度计的观测（W/m2） 2 3.19 94.5 213.5 233.9 275.8 339.5 204.83 1.93 98.9 205.3 243.6 281.3 346.1 209.9散射辐射（W/m2）1 33.2 99.5 85.3 96.7 140.3 159.3 176.32 33.9 104.6 82.6 98.5 143.9 154.1 170.73 32.5 94.4 87.9 94.9 137.6 165.7 182.5 光照强度（lx）1 4290 34300 49900 54500 64000 62200 342002 4550 37800 51600 59300 62800 61700 339003 3980 30500 48900 49400 66500 64100 36500 紫外线光照强度（uw/m2）1 25.8 112.2 271 285 302 344 2302 28.3 124.4 275 301 286 299 1973 23 .1 100.9 267 276 334 387 259 从表1可以看出，图1 天空辐射、直接辐射、净辐射和散射辐射的时间变化规律图2 光照强度的时间变化规律图3 紫外线强度的时间变化规律2. 日照时数及光照百分率的计算（以为例）（1）1993年9月23日的实照时数=7.6 h。
气象学复习资料
一、单选：10×1.5=15二、多选：5×2=10三、名词解释：5×3=15气象学大气污染照度太阳常数地面有效辐射地面辐射差额容积热容量导温率干绝热直减率湿绝热直减率相对湿度露点温度干燥度地转风季风气团气旋大陆度四、计算：..........五、问答题：6×6=361.大气在垂直方向上分为哪几层？对流层有什么特点？2.天气和气候的关系如何？3.什么叫分子散射和漫射？为什么晴朗的天空成成蓝色，浑浊的天空成乳白色？4.为什么晴天的夜晚比阴天的夜晚温度低？5.为什么干燥土壤表面昼夜温差比潮湿土壤表面昼夜温差大？6.为什么地面最高温度不出现在正午，而出现在13时左右？7.土壤温度的垂直分布有哪几种类型？它们各具什么特点？8.为什么湿绝热直减率比干绝热直减率小?9.气温直减率、干绝热直减率和湿绝热直减率有何区别？10.如何判断大气静力稳定度？11.为什么相对湿度和日温变化相反？12.大气中水分凝结的条件是什么？如何满足其条件？13.为什么形成雾和霜的有利条件是晴朗无风的夜晚？14.罗风压定律（定律名字不清楚好象是这样）15.在三圈环流中北半球的气压带、风带有哪些？16.锋分为哪几种类型？缓行冷锋的天气特点？17.气候的形成有哪些因素？人类活动对气候的影响有哪些方面？18.大陆性气候和海洋性气候的主要特点？名词解释气象学：是研究大气中各种现象（包括各种物理的、化学的遗迹人类活动对大气的影响）的成因和演变规律及如何利用这些规律为人类服务的科学。
大气污染：由于人类活动或自然过程，使局部、甚至全球范围的大气成分发生对生物界有害的变化。
照度：单位面积上接受的光通量。
太阳常数：当地球位于日地平均距离时（约为1.496×108km），在地球大气上界投射到垂直于太阳光线平面上的太阳辐射强度。
地面有效辐射：地面辐射与被地面吸收的大气逆辐射之差。
地面辐射差额：在单位时间内，单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐射之差。
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1. 日辐射值
太阳辐射是生态系统的能量来源，更是生态水文过程模拟中必不可少的参数。
我国进行太阳辐射的逐日观测的气象站较少，本研究区附近亦无可借鉴站点，采用庞靖鹏等（2005）的方法根据已有常规气象观测数据来模拟计算太阳辐射。
该方法在SWAT 理论手册中也有详细描述，具体过程如下：
首先，计算大气上空太阳辐射：
()()()[]SR SR SC T T E I H ωφδφδωπ
sin cos cos sin sin 24
00+=
（3-12）
式中，SC I 为太阳常数（4.921MJ m -2 h -1）；0E 为地球轨道偏心率矫正因子；是地球自转角速度（0.2618 rad h -1）；SR T 为日出时数；为太阳赤纬（rad ）；为地理纬度（rad ）。
0E 的计算如下：
()()365/2cos 033.01/2
00n d r r E π+==
（3-13）
式中，0r 为平均地日距离（1 AU ）；r 为任意给定天的日地距离（AU ）；n d 为该年的天数，从1到365，二月总被假定为28天。
由下式计算：
()⎭
⎬⎫⎩
⎨⎧
⎥⎦⎤⎢
⎣⎡-=-823652sin 4.0sin 1n d π
δ （3-14）
SR T 由下式计算：
[]
ω
φδtan tan cos 1-=
-SR T
（3-15）
大气上空的太阳辐射在到达到达地面的过程中部分被大气吸收。
通常情况（晴天）下总辐射的0.8左右到达地面，特定环境条件有所差异。
晴天状态下太阳总辐射L H 可以用00.8H 来代替，即
08.0H H L =
（3-16）
逐日太阳辐射采用下面的经验公式计算：
()L L S S b a H H /⨯+⨯=
（3-17）
式中，H 为日实际总辐射，S 和L S 分别为日照时数和日长，a 和b 为经验系
数（一般根据太阳辐射值模拟得到），本研究中a 取0.248，b 取0.752（庞靖鹏，2005；左大康，1963）。
表1为各气象站的太阳辐射量月平均值。
表1 气象站点太阳辐射月平均值
站点 年数 月平均辐射量(M MJ/m 2．day)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
崇 武 25 16.45 14.94 14.37 13.96 13.11 13.99 18.91 19.82 19.97 20.22 18.56 17.83 厦 门 35 17.02 14.22 12.03 10.22 8.35 8.02 11.14 12.79 14.97 17.80 18.47 18.80 漳 平 35 12.18 12.65 12.98 13.97 14.68 14.62 18.47 17.43 16.97 16.01 14.26 12.89 九仙山
35
9.27 9.65 10.66 12.84 13.81 14.50 18.64 16.04 13.53 11.97 10.10 9.64
2. 露点温度
露点温度采用Liersch 开发的计算程序（Liersch ，2006）。
首先通过日气温值T 计算饱和水气压s e （Allen ，1998）
，然后由平均湿度RF 和饱和水气压s e 计算日平均实际水气压a e （Häckel ，1999），最后计算逐日露点湿度（Liersch ，2006）。
各气象站露点温度的计算结果见表2。
()[]3.273/27.17ex p 108.6+=T T e s
（3-18）
式中，s e 为饱和水气压（mbar ）；T 为日平均气温（℃）。
100/s a e RF e ⨯=
（3-19）
式中，a e 为实际水气压（mbar ）；RF 为平均相对湿度（%）。
()[]()[]a a e e dew lg 204.8/2.184lg 18.234--=
（3-20）
式中，dew 为露点温度（℃）。
表2 气象站点露点温度月模拟值
站点 年数 月平均露点温度(℃)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11 12
崇 武 25 5.79 6.27 8.61 12.57 16.63 20.06 21.43 21.14 18.87 14.63 11.08 7.48 厦 门 35
9.04 9.79 12.46 16.72 20.73 23.96 25.43 25.21 22.80 17.99 14.24 10.55
漳 平 35 10.11 11.29 14.22 18.59 21.29 24.25 25.16 25.39 23.07 19.54 15.24 11.26 九仙山
35
1.72 4.20 7.59 11.31 14.33 16.85 18.38 18.15 15.85 11.48 6.85
2.33。