太阳辐射与露点温度的计算
地基微波辐射计露点温度廓线估算方案及初步应用
地基微波辐射计露点温度廓线估算方案及初步应用刘俊;周红根;安克武;吴泓;丁仁惠【期刊名称】《气象与环境科学》【年(卷),期】2024(47)2【摘要】面向业务和台站实际,针对露点温度直接和间接计算经验公式的不确定性,结合地基微波辐射计LV2级数据特征,开展了露点温度估算方案适用性及应用讨论,旨在为预报员提供高时空分辨率的基础物理量露点温度来判识大气饱和程度,服务于强对流天气预报预警分析。
研究表明:(1)相对湿度是主导露点温度直接和间接计算公式计算结果差异的敏感因子。
地基微波辐射计露点温度估算方案可为相对湿度小于50%时,采用直接计算公式;相对湿度为50%~99%时,采用间接计算公式;相对湿度为100%(饱和)时,温度大于-48.75℃,采用间接计算公式,温度小于-48.75℃,采用直接计算公式。
(2)地基微波辐射计估算的露点温度产品精度保持了温度产品的高相关性,较大程度上改善了系统偏差,但离散程度略有扩大。
其中,相关系数由0.99变成0.98,降低了0.01;系统性偏差由-3.18℃变成-0.98℃,缩小了2.2℃;均方差由4.92℃变成5.26℃,扩大了0.34℃。
(3)相较相对湿度,估算的露点差对高湿区(相对湿度大于70%以上)较为“敏感”,能很好地“勾勒”出云等水凝物内部水汽饱和状态及其特征结构,便于用户判断出饱和区、非饱和区及两者过渡区;与地基微波辐射计直接测量产品联合,可监测强对流天气发生前、中、后水凝物垂直结构特征及其演变,便于天气预报预警,其中预警提前量可达0.5~1.0 h,降水结束预报提前量接近10 min。
【总页数】9页(P103-111)【作者】刘俊;周红根;安克武;吴泓;丁仁惠【作者单位】泰州市气象局;中国气象局交通气象重点开放实验室;江苏省气象探测中心;新疆气象技术装备保障中心;南京气象科技创新研究院【正文语种】中文【中图分类】P412.25【相关文献】1.三年地基微波辐射计观测温度廓线的精度分析2.地基微波辐射计温湿廓线对比试验初步分析研究3.探析风廓线雷达和地基微波辐射计在冰雹天气监测中的应用4.风廓线雷达和地基微波辐射计在冰雹天气监测中的应用因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
热环境例题
热环境例题讲解【例1】：求室内温度℃、相对湿度70％时的空气露点温度。
【解】：查附录2（刘加平主编）得℃时的饱和水蒸气的分压力为，相对湿度φ（％）=70％由公式φ（％）=p/ ps可得：P=φ（％）×ps= ×=再查附录2得出成为饱和水蒸气份压力时所对应的温度为℃.即该环境下的空气露点温度为℃。
【例2】：试检验图1所示的外墙结构是否会产生内部冷凝。
已知ti=16℃，φi ＝60％，采暖期室外平均气温te＝－℃，平均相对湿度φe＝50％。
【解】：（1）计算各分层的热阻和水蒸汽渗透阻序号材料层dλμ1石灰砂浆2泡沫混凝土3振动砖板∑R＝∑H＝由此得RO＝＋＋＝﹒K/WH O＝m2﹒h﹒Pa/g（2）计算室内外空气的水蒸汽分压力ti=16℃时，P s＝∴Pi＝×＝Pate=－4℃时，P s＝∴Pe＝×＝Pa（3）计算围护结构内部各层的温度和水蒸汽分压力θi＝16－（16＋4）＝℃P s,i＝θ2＝16－（16＋4）＝℃P s,2＝θ3＝16－（16＋4）＝3℃P s,3＝θe＝16－（16＋4）＝－℃P s,e＝P i＝P2＝－＝P3＝－＝P e＝作出P s和P分布线（图2），两线相交，说明有内部冷凝。
（4）计算冷凝强度在本例中，冷凝界面位于第2和第3层交界处，故P s，C＝P s，3＝757. 3Pa，Ho，i＝＋＝m2﹒h﹒Pa/g，Ho，e＝m2﹒h﹒Pa/g，按式：得【例3】：求北纬35°地区在立夏午后3时的太阳高度角和方位角。
【解】：已知φ＝＋35°，δ＝＋15°，t＝15×3＝45°有公式：sin h＝sinφ·sinδ＋cosφ·cosδ·costcos A＝（sin h·sinφ－sinδ）/（cos h·cosφ）得sinh＝sin35°×sin15°＋cos35°×cos15°×cos45°＝＋＝h＝45°06′A＝75°15′【例4】：求广州地区（φ＝23°8′）和北京地区（φ＝40°），夏至日正午的太阳高度角。
热工计算流程
辐射换热系数
Hr
•自然界中的各个物体都在不停地想空间散发出辐射热，同时又在不停地吸收其他物体散 发出的辐射热，这种在物体表面之间由辐射与吸收综合作用下完成的热量传递就是辐射换 热。
线传热系数
定义：表示门窗或幕墙玻璃边缘与框的组合传热效应所产生附 加传热量的参数，简称线传热系数。 线传热系数，顾名思义，是通过框与玻璃接触，传递给玻 璃的热量散失，也就是边缘玻璃的额外热量损失。
LBNL软件计算实例
Optics
玻璃的光学分析
LBNL
Window
整窗玻璃的热工计 算及单片玻璃热工 性能计算 复杂模型的热工计 算
THERM
OPTICS
（1） 支持光谱和国际玻璃光谱数据格式； （2） 多层玻璃系统的光学热工性能计算与玻璃模拟设计； （3） 玻璃光谱曲线及颜色显示； （4） 玻璃表面温度计算及显示； （5） NFRC、ISO标准计算，玻璃更换厚度、膜层等模拟设计；
热工定义及 计算流程讲解
甘旭东
深圳市三鑫幕墙工程有限公司
内容摘要
1.热量散失的途径 2.热工计算重要参数的定义 3.线传热系数的介绍 4.LBNL软件计算计算实例 5.非透明幕墙手算方法 6.欧标、美标、国标U值区别 7.结露计算
室外空气综合温度名词解释
室外空气综合温度名词解释
室外空气综合温度是指在室外环境中的各种温度参数的综合值。
它包括以下几个概念：
1. 大气温度：指的是指定地点的空气温度，通常使用摄氏度或华氏度表示。
2. 露点温度：是指在一定的气压下，空气中的水蒸气达到饱和时所需要降低的温度，通常用摄氏度表示。
露点温度一般用来衡量空气中的湿度。
3. 太阳辐射温度：太阳辐射温度是指由太阳辐射产生的能量引起的温度，它受到太阳辐射的强度和角度的影响。
太阳辐射温度通常用摄氏度表示。
4. 风寒温度：风寒温度也称作寒风指数，是指在风速一定的情况下，人体感受到的体感温度。
它是将大气温度和风速综合考虑在内，通常用摄氏度表示。
室外空气综合温度的测量对于气象预报、城市规划、建筑设计以及户外活动等方面具有重要意义。
了解室外空气综合温度可以帮助人们做出相应的行动调整，从而避免过热、过冷、过湿等不适应的环境。
太阳的辐射出射度
太阳的辐射出射度
太阳的辐射出射度又称辐射通量密度，是指面辐射源在单位时间内从单位面积上辐射出辐射能量，且为1.98卡/厘米²·分。
太阳常数×4πr^2（r取值日地距离）得出太阳总辐射通量，太阳总辐射通量/4πr^2（r取值太阳线半径）得出太阳辐射出射度，其中4πr^2是球的表面积公式。
在单位时间内，太阳以辐射形式发射的能量称为太阳辐射功率或辐射通量，单位为瓦（W）；太阳投射到单位面积上的辐射功率（辐射通量）称为辐射度或辐照度，单位为瓦/平方米（W/m²）；该物理量通常表征的是太阳辐射的瞬时强度；而在一段时间内，太阳投射到单位面积上的辐射能量称为辐射量或辐照量，单位为千瓦时/（平方米·年（或月、日）），该物理量表征的是辐射总量，通常测量累积值。
到达地球表面任意坡面上的太阳直接辐射公式
任何太阳直接辐射公式在任何斜坡上到达地球表面，是太阳能和环境科学领域的重要计算。
这种公式有助于确定在不同角度到达地球表面的太阳辐射量，并可用于优化太阳能板和太阳能系统的位置。
太阳直射辐射是指在从太阳到地球表面的直线上行驶，而不会被大气分散或吸收的太阳能量。
这种辐射对了解可以捕获和用于各种应用的太阳能数量很重要。
计算斜面太阳直接辐射的公式考虑到太阳高程角、坡度角和方位角。
太阳仰角是水平平面与视线对太阳的仰角。
斜角为表面倾角角角，方位角为向北方向与水平平面上太阳射线投射之间的角。
计算斜面上的太阳直线辐射，可以使用以下公式： 1。
I=Io ×（cos（θ）×cos（β）×罪（φ） +罪（θ）×罪（β））
在下列地点：
I=斜面上的太阳直接辐射（W、m…2）
Io = 地球外太阳辐射（W、m…2）
θ=太阳高角（度）
β = 坡角（度）
φ=方位角（度）
在这个公式中，外星太阳辐射木卫一是一个恒定值，代表大气顶部的太阳辐射。
太阳仰角θ可以根据日时和观察者的位置计算。
坡角β和方位角++由表面方向决定。
通过使用这一公式，可以计算在任何斜坡，任何时间，任何地点到达地球表面的太阳直射量。
这些信息可用于设计和优化太阳能系统，以及研究太阳辐射对环境的影响。
计算斜面上的太阳直接辐射的公式是了解可以捕获和用于各种应用的太阳能数量的重要工具。
通过考虑太阳高程角，坡度角，方位角，可以准确计算地球表面任何坡度上的太阳直接辐射。
这些信息对于太阳能系统的设计和优化以及环境研究和研究都十分宝贵。
建筑物理(一) 建筑热工学
12
9
§4 辐射换热及其计算 §5 平壁的稳定稳定传热过程及其计算 §6 围护结构内部温度的确定
§7 封闭空气间层传热 §8 简谐热作用下的传热
第三章 建筑保温
§1 建筑保温设计的综合处理措施 §2 保温设计的有关标准 §3 围护结构主体保温设计 §4 围护结构保温构造 §5 围护结构传热异常部位保温设计要点 §6 围护结构的冷凝检验与防止
5 ℃(手)
伴随疼感的冷感觉
29
（2）人体的体温调节系统 下丘脑具有调节、代谢体温和内分泌功能， 前部主要促进散热来降温，后部促进产热抵御寒冷。 散热调节方式： 血管扩张，增加血流，提高表皮温度;出汗。 御寒调节方式： 血管收缩，减少血流，降低表皮温度；通过冷颤
增加代谢率。
30
（3）人体的能量代谢率 A 影响因素： 肌肉活动强度（主要因素）;
围护结构的传热计算围护结构的蒸汽渗透计算围护结构的传热计算围护结构的蒸汽渗透计算13?本篇重要名词和概念室内热环境热舒适正常比例散热室外热湿作用城市热岛导热对流对流换热辐射辐射换热温度场热流强度导热系数传热系数热阻蓄热系数热惰性指标建筑节能吸热指数建筑耗热量指标体型系数窗墙比热桥室外综合温度总衰减度总延迟时间露点温度蒸汽渗透内部冷凝冷凝界面太阳高度角太阳方位角遮阳遮阳系数倒铺屋面室内热环境热舒适正常比例散热室外热湿作用城市热岛导热对流对流换热辐射辐射换热温度场热流强度导热系数传热系数热阻蓄热系数热惰性指标建筑节能吸热指数建筑耗热量指标体型系数窗墙比热桥室外综合温度总衰减度总延迟时间露点温度蒸汽渗透内部冷凝冷凝界面太阳高度角太阳方位角遮阳遮阳系数倒铺屋面14本篇典型作业题p211115p40212224p66673138p774143p116545515第一章室内外热气候1室内热气候室内热气候
民用建筑热工设计规范
民用建筑热工设计规范(GB50176—93）第1章总则第1.0.1条条为使民用建筑热工设计与地区气候相适应，保证室内基本的热环境要求，符合国家节约能源的方针，提高投资效益，制订本规范。
第1.0。
2条本规范适用于新建、扩速和改建的民用建筑热工设计.本规范不适用于地下建筑、室内温湿度有特殊要求和特殊用途的建筑，以及简易的临时性建筑。
第1.0。
3条建筑热工设计,除应符合本规范要求外，尚应符合国家现行的有关标准、规范的要求。
第2章室外计算参数第2.0。
1条条围护结构根据其热惰性指标D值分成四种类型，其冬季室外计算温度t e应按表2。
0.1的规定取值。
围护结构冬季室外计算温度t e（℃）表2。
0。
1注：①热惰性指标D值应按本规范附录二中（二)的规定计算.②t w和t e。
min分别为采暖室外计算温度和累年最低一个日平均温度。
③冬季室外计算温度t e应取整数值。
④全国主要城市四种类型围护结构冬季室外计算温度t e值，可按本规范附录三附表3.1采用.第2.0。
2条围护结构夏季室外计算温度平均值t e，应按历年最热一天的日平均温度的平均值确定。
围护结构夏季室外计算温度最高值t e。
max，应按历年最热一天的最高温度的平均值确定。
围护结构夏季室外计算温度波幅值A te,应按室外计算温度最高值t e.max与室外计算温度平均值t e的差值确定。
全国主要城市的t e、t e.max、和A te值，可按本规范附录三附表3.2采用。
第2。
0。
3条夏季太阳辐射照度应取各地历年七月份最大直射辐射日总量和相应日期总辐射日总量的累年平均值，通过计算分别确定东、南、西、北垂直面和水平面上逐时的太阳辐射照度及昼夜平均值。
全国主要城市夏季太阳辐射照度可按本规范附录三附表3.3采用。
第3章民用建筑热工设计规范3。
1建筑热工设计分区及设计要求第3。
1.1条建筑热工设计应与地区气候相适应。
建筑热工设计分区及设计要求应符合表3。
1.1的规定.全国建筑热工设计分区应按本规范附图8。
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1. 日辐射值
太阳辐射是生态系统的能量来源，更是生态水文过程模拟中必不可少的参数。
我国进行太阳辐射的逐日观测的气象站较少，本研究区附近亦无可借鉴站点，采用庞靖鹏等（2005）的方法根据已有常规气象观测数据来模拟计算太阳辐射。
该方法在SWAT 理论手册中也有详细描述，具体过程如下：
首先，计算大气上空太阳辐射：
()()()[]SR SR SC T T E I H ωφδφδωπ
sin cos cos sin sin 24
00+=
（3-12）
式中，SC I 为太阳常数（4.921MJ m -2 h -1）；0E 为地球轨道偏心率矫正因子；是地球自转角速度（0.2618 rad h -1）；SR T 为日出时数；为太阳赤纬（rad ）；为地理纬度（rad ）。
0E 的计算如下：
()()365/2cos 033.01/2
00n d r r E π+==
（3-13）
式中，0r 为平均地日距离（1 AU ）；r 为任意给定天的日地距离（AU ）；n d 为该年的天数，从1到365，二月总被假定为28天。
由下式计算：
()⎭
⎬⎫⎩
⎨⎧
⎥⎦⎤⎢
⎣⎡-=-823652sin 4.0sin 1n d π
δ （3-14）
SR T 由下式计算：
[]
ω
φδtan tan cos 1-=
-SR T
（3-15）
大气上空的太阳辐射在到达到达地面的过程中部分被大气吸收。
通常情况（晴天）下总辐射的0.8左右到达地面，特定环境条件有所差异。
晴天状态下太阳总辐射L H 可以用00.8H 来代替，即
08.0H H L =
（3-16）
逐日太阳辐射采用下面的经验公式计算：
()L L S S b a H H /⨯+⨯=
（3-17）
式中，H 为日实际总辐射，S 和L S 分别为日照时数和日长，a 和b 为经验系
数（一般根据太阳辐射值模拟得到），本研究中a 取0.248，b 取0.752（庞靖鹏，2005；左大康，1963）。
表1为各气象站的太阳辐射量月平均值。
表1 气象站点太阳辐射月平均值
站点 年数 月平均辐射量(M MJ/m 2．day)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
崇 武 25 16.45 14.94 14.37 13.96 13.11 13.99 18.91 19.82 19.97 20.22 18.56 17.83 厦 门 35 17.02 14.22 12.03 10.22 8.35 8.02 11.14 12.79 14.97 17.80 18.47 18.80 漳 平 35 12.18 12.65 12.98 13.97 14.68 14.62 18.47 17.43 16.97 16.01 14.26 12.89 九仙山
35
9.27 9.65 10.66 12.84 13.81 14.50 18.64 16.04 13.53 11.97 10.10 9.64
2. 露点温度
露点温度采用Liersch 开发的计算程序（Liersch ，2006）。
首先通过日气温值T 计算饱和水气压s e （Allen ，1998）
，然后由平均湿度RF 和饱和水气压s e 计算日平均实际水气压a e （Häckel ，1999），最后计算逐日露点湿度（Liersch ，2006）。
各气象站露点温度的计算结果见表2。
()[]3.273/27.17ex p 108.6+=T T e s
（3-18）
式中，s e 为饱和水气压（mbar ）；T 为日平均气温（℃）。
100/s a e RF e ⨯=
（3-19）
式中，a e 为实际水气压（mbar ）；RF 为平均相对湿度（%）。
()[]()[]a a e e dew lg 204.8/2.184lg 18.234--=
（3-20）
式中，dew 为露点温度（℃）。
表2 气象站点露点温度月模拟值
站点 年数 月平均露点温度(℃)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11 12
崇 武 25 5.79 6.27 8.61 12.57 16.63 20.06 21.43 21.14 18.87 14.63 11.08 7.48 厦 门 35
9.04 9.79 12.46 16.72 20.73 23.96 25.43 25.21 22.80 17.99 14.24 10.55
漳 平 35 10.11 11.29 14.22 18.59 21.29 24.25 25.16 25.39 23.07 19.54 15.24 11.26 九仙山
35
1.72 4.20 7.59 11.31 14.33 16.85 18.38 18.15 15.85 11.48 6.85
2.33。