太阳光度计测量数据校正方法 HYT 159-2013.pdf

ICS07.060:17.180N33HY中华人民共和国海洋行业标准HY/T159-2013太阳光度计测量数据校正方法Method for sun photometer data calibration2013-04-25发布2013-05-01实施国家海洋局发布HY/T159-20132.6日地平均距离mean earth-sun distance地球在公转轨道上至太阳距离的周年平均值。注：日地平均距离约为1.49610km,GB/T12936-2007,定义2.243技术要求3.1太阳光度计技术要求太阳光度计主要技术指标如下：a)16位以上A/D转换，b)分辨率小于10Wcm2nm1;c)不确定度小于2%：d)非线性度不大于0.002%满量程：c)视场角不大于2.5：D波段半高宽度不大于10nmg)中心波长准确度：士2nm。3.2校正项目及技术要求3.2.1校正项目校正项目为太阳光度计对应大气上界太阳光谱辐照度E,(入)的电压响应值V。(a),3.2.2测量范围光谱辐照度测量范围：0.5Wcm-2nm-1200Wcm-2nm-1。3.2.3不确定度校正结果的测量合成相对标准不确定度应小于5%。4校正条件4.1被校正仪器设备太阳光度计宜采用368nm、412nm、440nm、500nm、670nm、870nm和1020nm等波段进行气溶胶光学特性测量。被校正仪器设备的基本要求：)仪器采样频率不低于8次/s,并确保保存每次测量的最大值；b)每组测量总时间控制在1min以内：)手动太阳光度计在测量过程中，应固定在三脚架上，通过三脚架调节使太阳光度计对准太阳，4.2校正环境条件校正环境条件应符合以下要求：a)校正场地的高程不低于2000m:b)校正场地应远离城市、村庄等人口密集地区；HY/T159-2013)在日出、日落方向障碍物的高度角应小于10，且场地四周无明显障碍物遮挡太阳：d)仪器校正当天应为晴天。当天440nm波段处气溶胶光学厚度平均值应小于0.2；e)仪器现场测量过程中平均风速应小于10/s且最大风速应小于12m/s,仪器校正场地地貌应以植被为主，测量地点周围100m2内的绿化面积大于30%。5校正方法5.1方法原理在太阳光度计对准太阳的前提下，太阳光度计测量到的中心波长a处的光谱辐照度可依据Ber定律表示，按照Bcer定律对整层大气积分可得式(1)：E(A)=aE。()emrw4n1nn（1）式中：E(a)一地表波长入处的太阳直射光谱辐照度，单位为微瓦每平方厘米纳米(：Wmnm-1):一日地距离校正因子，无量纲量（见5.3.1）：E。()一大气上界波长入处的太阳直射光谱辐照度，单位为微瓦每平方厘米纳米（Wcm2nm-1):m(0)一大气光学质量，是太阳天顶角0的函数，无量纲量（见5.3.2）：x(入)一大气总光学厚度，包括分子散射和吸收光学厚度x,(入)，气溶胶光学厚度，()，无量纲量。太阳光度计量的电压响应值正比于人射的太阳福照度，因此式(1)改写为式(2)：V(a)=avo()e-m(mdiaaa0a000aa(2)式中：V()一太阳光度计在地表实测电压响应值，无量纲量：V。(a)一对应于E()的电压响应值，无量纲量。在校正过程当中，应对式(2)进行转化，两边取自然对数可得式(3)：Inv()=In(av(A)-m(0)()8051（3）根据太阳光度计在地表实测电压响应值，以及日地距离校正因子和大气光学质量的计算，通过式(3)可以对太阳光度计进行校正（见6.1）。5.2测量步骤5.2.1太阳光度计测量太阳光度计的校正过程主要包括现场测量和数据处理。测量步骤如下：a)利用全球定位仪GPS获取校正地点经纬度与国际标准时间；b)当天大气光学质量m()在16之间变化时，大气光学质量每改变0.25需要对仪器每个波段进行3次一5次辐照度测量：c)观测时间可以根据规定的大气光学质量预先计算好，并可偏移1min2min,此时在处理观测数据时，对应观测时间的大气质量需要重新计算：d)在太阳光度计每次测量同时，用其他仪器（已校正过的太阳光度计等仪器）检测440m波段处气溶胶光学厚度：)每次测量后，仪器应紧跟着完成内部暗电流测量以消除环境温度的影响：