Введение 4
1 Актинометрические величины и сеть актинометрических станций
1.1 Распределение солнечной энергии и измеряемые величины 6
1.2 Сеть актинометрических станций России и её состав 7
1.3 Метеорологическое обеспечение актинометрических приборов
1.4 Модернизация актинометрической сети Росгидромета 12
2 Аппаратурные средства актинометрических измерений 14
2.1 Актинометрическое оборудование 14
2.2 Автоматические актинометрические комплексы 16
2.3 Автоматизированный измерительный комплекс (АИК) 23
3 Обработка и анализ данных ААК 28
3.1 Июнь 2021 года 29
3.2 Июль 2021 года 34
3.3 Август 2021 года 39
3.4 Сравнительный анализ 44
Заключение 46
Список использованных источников
Актинометрия— это наука о солнечном и земном излучении в условиях атмосферы. Она рассматривает энергию, излучаемую солнцем, поверхностью земли и ее преобразования в атмосфере. [1]
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. [2]
Актинометрические станции расположены неравномерно по территории Российской Федерации, особенно это заметно в восточных и северных районах страны. [2,3,4] Виной этому устаревание и выход из строя актинометрического оборудования, используемого еще на актинометрической сети СССР, упадок метеорологической отрасли в конце 90-х годов прошлого века и малая плотность населения в отдельных районах Российской Федерации.
После 2010 года сеть актинометрических станций, как и сеть станций общего назначения была подвергнута модернизации в соответствии с современными требованиями. В результате модернизации, на сети началась эксплуатация современных метеорологических актинометрических комплексов.[2,4]
Автоматизированные актинометрические комплексы прошли тестовые испытания в Главной Геофизической Обсерватории им. Воейкова (ГГО им. Воейкова). В результате внедрения автоматизированных комплексов объем получаемой информации об измеренных величинах увеличился в несколько десятков раз. Во-первых, резко возросла дискретность данных. Во-вторых, появилась возможность получать информацию о величинах, не измеряемых ранее в автоматическом режиме.
Цель работы заключается в исследовании изменчивости некоторых актинометрических параметров и, на основе данных исследования, рассмотрении возможностей автоматических комплексов при их измерении.
Для достижения цели исследования были определены следующие задачи:
- подготовить обзор актинометрических комплексов, внедренных на сеть Росгидромета в процессе модернизации;
- ознакомиться с работой, составом и выполняемыми функциями автоматического актинометрического комплекса (ААК);
- собрать и подготовить для исследования архивную информацию, полученную с ААК;
- исследовать изменчивость актинометрических величин за выбранный временной период;
- провести анализ полученной информации;
- определить возможности современных актинометрических комплексов.
Работа будет выполнена с использованием данных автоматизированного актинометрического комплекса, установленного в актинометрической лаборатории ГГО за 2021 год.
В наше время результаты изучения актинометрии применяются не только в аэрологии и метеорологии, но и во многих областях повседневной жизни, например, на основе актинометрических данных выводятся климатические тенденции. Непосредственно от этих данных зависит эффективность сельского хозяйства и некоторых отраслей промышленности. Медицина, архитектура, транспорт так же не обходятся без статистики поступающей и отраженной радиации. Само изучение актинометрии тесно связано с атмосферной оптикой, спектроскопией и имеет много общего с гелиофизикой. Конечно, для точных прогнозов и правильного ведения учета данных, необходимы хорошие приборы.
В работе подробно рассмотрены составляющие актинометрических станций России, принцип работы основных приборов и диапазон их измерений, изучен состав ААК и подготовлен ежеминутный архив актинометрических данных и метеопараметров за лето 2021 года
На основе данных современного актинометрического комплекса проведено исследование изменчивости прямой, рассеянной и суммарной радиации, а также температуры воздуха за летний период (июнь, июль, август) 2021 года.
При выполнении комплексного анализа кроме базы ААК были использованы архивы метеорологической станции Воейково [8].
В результате исследования выявлено, что
- самый большой приток радиации пришёлся на июнь 2021 года;
- июль является самым тёплым месяцем лета 2021 года (средняя температура выше почти на 2°С, чем в июне), но приток суммарной радиации несколько ниже, поскольку дней с плотной облачностью было достаточно много;
- в августе значительно ниже, чем в двух предыдущих месяцах, показатели и суммарной радиации (почти в два раза), и температуры (среднее значение на 6°С ниже, чем в июле).
Надо сказать, что автоматизация актинометрических измерений сильно упростила работу метеоролога на станции, а также позволило получать более точные данные о приходящей радиации за счет более частых измерений. Кроме того, полученные данные имеют меньшую погрешность, чем снятые вручную.
