应对霜和露水该怎么办

总辐射表数据的质量控制

用总辐射表测量太阳辐射时,在接受测量值之前先查看数据非常重要。有几个问题可能会导致数据不正确。为了即时;传感器圆顶上的灰尘或测量位置周围的结构会不时影响仪器。在常规清洁传感器期间,很容易发现传感器上的污垢。连续多天查看时,上层建筑的阴影将在数据中变得可见。本说明将主要关注那些不太容易识别的事件,尤其是传感器圆顶上的霜和露。根据地理位置,霜冻和露水事件可能占日照持续时间的10%以上。幸运的是,通过加热和通风仪器可以很容易地抑制它们。

什么影响测量?

当使用总辐射表测量太阳辐射时,重要的是要使仪器的圆顶没有任何污染物。在常规清洁仪器期间,很容易发现一些污染物。例如,灰尘会在更长的时间内积聚,并会产生连续的偏移。但是,一些污染物会在较短的时间内(主要是在早晨)影响测量,并且不会留下任何痕迹。仪器上有霜,露,甚至雪的情况就是这样。本说明将重点介绍仪器上霜和露的形成,并为质量控制标准提供指导,以在测量数据中识别可能的霜和露时间。

温度低于露点温度的日光计上的结露(左)

图1  温度低于露点温度的日光计上的结露(左)

空气温度为0°C(固体)和-10°C(虚线)时,霜点(红色)和露点(蓝色)的温度是相对湿度的函数。 可以看出,霜点的温度始终高于露点。

图2 对于0°C(固体)和-10°C(虚线)的空气温度,霜点(红色)和露点(蓝色)的温度与相对湿度的关系。可以看出,霜点的温度始终高于露点。

露水是由于仪器周围空气中的水蒸气凝结而产生的水滴沉积。当仪器的温度降至露点温度以下时,这会在仪器上形成。特别是在晴朗的夜晚,这是由于仪器与较冷的大气进行净热交换所致。仪器较冷的表面会冷却周围的空气,如果湿度足够高,则会开始形成露水。正温度和负温度都可能发生这种情况。太阳升起后,仪器的温度再次升高。当其升高到露点温度以上时,在传感器上形成的露珠开始蒸发。这就是为什么在几小时的阳光下您很少在传感器上看到露水的原因。

将SR25(左)加热到刚好在霜点上方以防止结霜,而在霜点以下的SR20(右)圆顶上形成霜。

图3 将SR25(左)加热到刚好在霜点上方以防止结霜,而在霜点以下的SR20(右)圆顶上形成霜

另一方面,由于在早上仪器会冷却,因此在一天中的任何时候都可能在传感器上形成霜冻,尽管在早晨更常见。当仪器周围空气中的水蒸气变成冰晶而不经过液相时,仪器上就会结霜。为了在仪器上形成霜,温度必须低于霜点温度。如果在仪器上已经存在露水后温度降至冰点以下,则传感器上可能会结霜。没有明确的方法来区分由水蒸气或冷冻露水形成的霜。

在图2中,针对0°C(固体)和-10°C(虚线)的空气温度,将霜点(红色)和露点(蓝色)的温度绘制为相对湿度的函数。由于霜点温度高于露点温度,因此,如果气温低于0°C,则在霜形成之前,仪器上很难形成露水。但是,过冷的水蒸气有可能在低于露点的温度下在传感器上形成露水。如果这些过冷的液滴随后冻结,通常称为霜而不是霜。

如何检测受影响的数据

只有在视觉上检查仪器,才能100%地确定仪器在一定时期内是否受到结露或霜冻的影响。

但是,有时也有可能从数据中识别出测量结果受霜或露水影响的时期。在图4中显示了典型的霜冻事件,在图5中显示了典型的露水事件。红线是在标准操作模式(加热和通风)下不受霜或露影响的SR30的测量值。[1] 紫色和橙色分别代表低功耗模式下的SR30和SR20,两者均受霜和露水的影响。Green是Bird模型估计的全球水平辐照度(GHI)。[2]
所有测量均在荷兰代尔夫特进行。在早晨,测量站点周围的结构会影响数据,如图4的9:00之前和图5的8:00之前所示。

在低功率模式下SR30和SR20上有霜的影响示例,在标准操作模式下SR30没有任何霜的迹象。

图4 在低功率模式下的SR30和SR20上结霜的示例,标准操作模式下的SR30没有任何结霜的迹象。绘制了Bird模型对全球水平辐照度(GHI)的估计,以供参考。[2] 在荷兰代尔夫特进行的测量。

 

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应对霜和露的处理-注意(PDF)