XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

 

Известно, что солнечная радиация является основообразующим фактором для всех без исключения погодных процессов. В наше время актинометрические данные используются не только в метеорологии. Они необходимы во многих отраслях деятельности человека, например в сельском хозяйстве, или для внедрения альтернативных источников энергии (солнечных батарей). Кроме этого, солнечная радиация непосредственно влияет на самочувствие и здоровье человека. Известно, что ультрафиолетовое излучение может вызвать ожог тела, вплоть до онкологических заболеваний. Таким образом, проведение актинометрических измерений приобретает особое значение.

Актинометрическая сеть России достаточно редка и неравномерна (рис. 1), особенно это заметно на севере и востоке страны [1,2]. Достаточно небольшое количество метеорологических станций проводят актинометрические наблюдения. Это связано можно связать с несколькими факторами: экономический (выход из строя устаревшего оборудования и упадок отрасли в конце 90-х годов прошлого века) и человеческий (малонаселенность отдельных регионов Российской Федерации).

Рис. 1. Актинометрическая сеть Российской Федерации

До недавнего времени на метеорологической сети для регистрации радиационных потоков использовалась (и используется по сей день) установка актинометрическая регистрирующая (УАР), схема которой представлена на рисунке 1. С помощью приборов, входящих в состав установки проводят измерения коротковолновой радиации (прямая солнечная, рассеянная, отраженная и суммарная); длинноволновой радиации (излучение земной поверхности и атмосферы, отраженная длинноволновая радиация и длинноволновый радиационный баланс) и интегральной радиации (радиационный баланс).

Рис. 1. Структурная схема установки УАР

После 2010 года сеть гидрометеорологических станций общего назначения была подвергнута модернизации, что повлекло за собой появление современных метеорологических станций и комплексов. Для проведения актинометрических измерений началась установка автоматических актинометрических комплексов с удаленным управлением и минимальным техническим обслуживанием (например, ААК) фирмы Kipp&Zonen.[1,2] Спустя 2 года после внедрения зарубежных актинометрических комплексов, на сети появились российско-белорусские актинометрические измерительные комплексы (АИК). Нововведенное оборудование в 2014 году позволило сократить ручной труд и время работы метеоролога на актинометрической площадке, что особенно важно в сложных погодных условиях и при обработке данных измерений. Рассмотрим подробнее устройство и работу современных актинометрических систем.

Автоматический актинометрический комплекс (компании Kipp&Zonen)

ААК обеспечивает постоянные наблюдения по стандартной программе и расширенной программе. При проведении наблюдений по расширенной программе в состав комплекса включается прибор для измерения ультрафиолетовой радиации (УФ-радиометр UVS-AB-T).[1, 2]

В состав комплекса входят: контроллер, пиргелиометр СНР-1 (измерение прямой солнечной радиации), три пиранометра СНР-6 (измерение рассеянной, отраженной и суммарной радиации), два пиргеометра CG-4 (измерение приходящей и уходящей длинноволновой радиации), трекер (следящая система, обеспечивающая автоматическое наведение пиргелиометра на Солнце и затенение пиранометров и пиргеометров), стойки для размещения рабочих и контрольных приборов, поверочная труба (контроль пиранометра) и специализированное ПО для дополнительной обработки результатов измерений.[3]

Следящая система (рис. 2) обеспечивает автоматическое наведение пиргелиометра на солнце и автоматическое непрерывное затенение (угол затенения 5°) пиранометра и пиргеометра от прямых солнечных лучей для точного измерения приходящей длинноволновой и рассеянной радиации. Приемник GPS, встроенный в систему, учитывает данные о местоположении и местном времени, направляя пиргелиометр и затеняющее устройство точно на Солнце.

Рис.2. ТрекерSOLYS-2

Автоматизированный измерительный комплекс

Комплекс обеспечивает актинометрические наблюдения на гидрометеорологической сети, получение данных о радиационном состоянии происходит в автоматическом режиме. Укомплектован комплекс измерительными приборами (компании Пеленг), устанавливаемыми на актинометрической стойке и системе наведения на солнце (рис. 3), измерительным блоком и специальным программным обеспечением.[4]

Рис. 3. ПСС-1

В качестве измерительных приборов в АИК используются актинометр СФ-12, пиранометр СФ-06 и балансомер СФ-08. В составе комплекса может успешно работать прибор для определения продолжительности солнечного сияния (ВК-05-).[4]

Автоматизированные комплексы ААК и АИК били протестированы в Главной Геофизической Обсерватории им. Воейкова (ГГО им. Воейкова). У каждого из рассмотренных комплексов есть свои достоинства и недостатки. И оба комплекса успешно работают на сети, облегчая ручной труд метеоролога-наблюдателя, позволяя пополнять архив имеющихся актинометрических данных данными с малой дискретностью, необходимых для проведения различных научных исследований.

Список литературы:

Учебное пособие «АВТОМАТИЧЕСКИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ Часть 1. Тактико-технические характеристики» К.Л. Восканян, А.Д. Кузнецов, О.С. Сероухова. http://elib.rshu.ru/files_books/pdf/rid_ca4d5d537a234208a13448fd93c02272.pdf

Заключение о состоянии и работе метеорологической, актинометрической и теплобалансовой сетей Росгидромета в 2018 году http://voeikovmgo.ru/download/2019/state_works_2018.pdf

https://www.kippzonen.com/Products (дата обращения 15.01.2022)

https://peleng.by/products/meteorology (дата обращения 25.01.2022)

Код для цитирования: Скопировать