ICS07.060;17.180 N33 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 Methodforsunphotometerdatacalibration 2013-04-25发布 2013-05-01实施 国家海洋局 发布
HY/T159-2013 前言 本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草.
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本标准由国家海洋技术中心提出.
本标准由全国海洋标准化技术委员会（SAC/TC283）归口.
本标准起草单位：国家海洋技术中心.
本标准主要起草人：高飞、李铜基、朱建华、韩冰.
HY/T159-2013 太阳光度计测量数据校正方法 1范围 本标准规定了太阳光度计的校正项目及技术要求、校正条件、方法原理、测量步骤、数据处理以及记 录和报告等内容.
本标准适用于太阳光度计对大气上界太阳辐照度对应电压响应值的校正.
2术语和定义 下列术语和定义适用于本文件.
2.1 光谱辐照度spectralirradiance 在给定波长附近的无穷小范围内，辐射照度与该波长间隔之商.
注1：单位用微瓦每平方厘米纳米（μWcm²nm-）表示.
注2：改写GB/T12936-2007，定义3.5.
2.2 大气光学质量opticalairmass 太阳在任一位置与在天顶时，日光通过大气到达观测点的折射路径之比.
注：改写GB/T12936-2007，定义5.20. 2.3 光学厚度opticalthickness r(a) 辐射在介质中传输时，因介质的吸收和散射作用而受到削弱.
对于波长为入的光束，在从位置21 到位置所通过厚度为（z一x）介质后，由介质的光束衰减系数和通过厚度计算介质的光学厚度，公 式为： r（x)={²c(a，z)dx 式中： C（x，2)-光束衰减系数，量纲为[L-].
注：改写JJG1032-2005，定义4.38.
2.4 太阳天顶角solarzenithangle 0 太阳人射光线与当地法线之间的夹角，0≤≤90°.
注：改写QX/T69-2007，定义3.16.
2.5 气溶胶光学厚度aerosolopticalthickness t （a) 整层大气天顶方向的总路径上，由气溶胶散射和吸收所造成辐射衰减的光学厚度.
注：改写QX/T69-2007，定义3.12.
HY/T159-2013 2.6 日地平均距离meanearth-sundistance 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1.496×10km.
[GB/T12936-2007，定义2.24] 3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10μWcm²nm； c）不确定度小于2%； d）非线性度不大于0.002%满量程； e）视场角不大于2.5°； f）波段半高宽度不大于10nm； g）中心波长准确度：±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.
（X）的电压响应值V.
（x）.
3.2.2测量范围 光谱辐照度测量范围：0.5μWcm-².nm-~200μWcm-².nm.
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： a）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； c）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； 2
HY/T159-2013 c）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10m/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100m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入处的光谱辐照度可依据Beer定 律表示，按照Beer定律对整层大气积分可得式（1）： E（x)=aE.
(a)em（ora) 式中： E（x）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（pWcm² nm'); .
-日地距离校正因子，无量纲量（见5.3.1）； nm-²）； m（0）一大气光学质量，是太阳天顶角9的函数，无量纲量（见5.3.2）； r(x）一大气总光学厚度，包括分子散射和吸收光学厚度t（x），气溶胶光学厚度t（x），无量 纲量.
太阳光度计测量的电压响应值正比于人射的太阳辐照度，因此式（1）改写为式（2）： V（a)=aV.
（x）e-m（o） 式中： V（x）-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.
（x）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）： 1nV（a)=1n（aV.
（a）)-m（θ)t（a) 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； 进行3次~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1min～2min，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440nm波段 处气溶胶光学厚度； e）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； 3
