转载中国气象科学研究院王炳忠研究员编写的《太阳辐射计算讲座》

第一篇：转载中国气象科学研究院王炳忠研究员编写的《太阳辐射计算讲座》

转载中国气象科学研究院王炳忠研究员编写的《太阳辐射计算讲座》。

在开展野外试验的时候，经常需要知道当时的太阳天顶角和方位角，比如测量地物反射率时，需要知道太阳天顶角，来选择恰当的灰板反射率曲线。进行地物BRDF测量时，更需要知道太阳天顶角。

太阳天顶角和方位角可以通过经纬仪实地测量得到，但是经纬仪携带不便。只要知道当地经纬度和时间，就可以根据下文的原理，计算得到当时当地的太阳天顶角和方位角。

1日地距离

地球绕太阳公转的轨道是椭圆形的，太阳位于椭圆两焦点中的一个。发自太阳到达地球表面的辐射能量与日地间距离的平方成反比，因此，一个准确的日地距离值R就变得十分重要了。日地平均距离R0，又称天文单位，1天文单位=1.496×108km

或者，更准确地讲等于149597890±500km。日地距离的最小值（或称近日点）为0.983天文单位，其日期大约在1月3日；而其最大值（或称远日点）为1.017天文单位，日期大约在7月4日。地球处于日地平均距离的日期为4月4日和10月5日。

由于日地距离对于任何一年的任何一天都是精确已知的，所以这个距离可用一个数学表达式表述。为了避免日地距离用具体长度计量单位表示过于冗长，一般均以其与日地平均距离比值的平方表示，即ER=（r／r0）2，也有的表达式用的是其倒数，即r0／r，这并无实质区别，只是在使用时，需要注意，不可混淆。

我们得到的数学表达式为

ER=1.000423＋0.032359sinθ＋0.000086sin2θ－0.008349cosθ＋0.000115cos2θ（1）

式中θ称日角，即

θ=2πt／365.2422

（2）

这里t又由两部分组成，即

t=N－N0

（3）

式中N为积日，所谓积日，就是日期在年内的顺序号，例如，1月1日其积日为1，平年12月31日的积日为365，闰年则为366，等等。

N0=79.6764＋0.2422×（年份－1985）

－INT〔（年份－1985）／4〕

（4）

2太阳赤纬角

地球绕太阳公转的轨道平面称黄道面，而地球的自转轴称极轴。极轴与黄道面不是垂直相交，而是呈66.5°角，并且这个角度在公转中始终维持不变。正是由于这一原因形成了每日中午时刻太阳高度的不同，以及随之而来的四季的变迁。太阳高度的变化可以从图1中形象地看到。图中日地中心的连线与赤道面间的夹角每天（实际上是每一瞬间）均处在变化之中，这个角度称为太阳赤纬角。它在春分和秋分时刻等于零，而在夏至和冬至时刻有极值，分别为正负23.442°。

图1地球绕太阳运行轨迹

由于太阳赤纬角在周年运动中任何时刻的具体值都是严格已知的，所以它（ED）也可以用与式（1）相类似的表达式表述，即：

ED=0.3723＋23.2567sinθ＋0.1149sin2θ

－0.1712sin3θ－0.758cosθ＋0.3656cos2θ

＋0.0201cos3θ（5）

式中θ的含义与式（1）中的相同。

3时差

真正的太阳在黄道上的运动不是匀速的，而是时快时慢，因此，真太阳日的长短也就各不相同。但人们的实际生活需要一种均匀不变的时间单位，这就需要寻找一个假想的太阳，它以均匀的速度在运行。这个假想的太阳就称为平太阳，其周日的持续时间称平太阳日，由此而来的小时称为平太阳时。

平太阳时S是基本均匀的时间计量系统，与人们的生活息息相关。由于平太阳是假想的，因而无法实际观测它，但它可以间接地从真太阳时S⊙求得，反之，也可以由平太阳时来求真太阳时。为此，需要一个差值来表达二者的关系，这个差值就是时差，以Et表示，即

S⊙=S＋Et（6）

由于真太阳的周年视运动是不均匀的，因此，时差也随时都在变化着，但与地点无关，一年当中有4次为零，并有4次达到极大。时差也可以以式（1）相似的表达式表示：

Et=0.0028－1.9857sinθ＋9.9059sin2θ

－7.0924cosθ－0.6882cos2θ

（7）

上面，我们给出了3个计算式，从形式上讲，它们与一般书籍中给出的并无不同。我们之所以又重新研究它，是因为以往的公式存在以下的通病：①对平年和闰年不加区分，一方面，这对闰年就不好处理，另一方面，闰年的影响有累计效应，会逐步增长；②即使是从当年天文年历查到的数值，也是格林尼治经度处0点时刻的数值，而我们所需要的数值，会因所在地点的地理经度以及具体时刻与表值有异而不同。具体地讲，一般要进行如下3项订正：

（1）年度订正：除非我们只用当年的天文年历值，此外均需使用此项订正，引入此项订正的原因就是一回归年的实际长度不是365日，而是365.2422日，但日历上只有整日，不可能有小数日。假定我们选用的是1981年的表值，1982年再用时，就要加上－0.2（－0.2422）日的订正了。这个订正到了1983年为－0.51（－0.4844）日，1984年为－0.7（－0.7266）日，但此年为闰年，多了1日，实际订正应为－0.7＋1=0.3（0.2734）日，1985年为0.0（0.0312）日，等等，余类推。

（2）经度订正：即使我们查阅的是当年的天文年历，也需此项订正。在我国的地理经度范围内，各地的订正值是

≤90°E

－0.2日

>90°E~<128°E

－0.3日

≥128°E

－0.4日

（3）时刻订正：要求同前一项。即使在格林尼治当地，不同时刻也需加以订正。各时段的订正值是：

时段

336－600

600－824

824－1048

1048－1312

日

＋0.2＋0.3＋0.4＋0.5

时段

1312－1536

1536－1800

1800－2024

日

＋0.6＋0.7＋0.8

由于我国普遍采用的是北京时，它与格林尼治的地方时相差8小时，故具体到我国情况：

时段（北京时）200－424

424－648

648－912

912－1136

订正值（日）－0.2

－0.1

0

0.1

时段

1136－1400

1400－1624

1624－1848

1848－2112

订正值

0.2

0.3

0.4

0.5

前面3个计算式，项数多计算麻烦，后面多项订正，更显繁琐。为了方便实际应用，特编制如下仅含20句的BASIC语言程序，供使用：

input“经度，经分和年份”，JD，JF，NF

A=NF／4：K=2*3.1415926＃／365.2422

N0=79.6764＋0.2422*（NF－1985）

－INT（（NF－1985）／4）

input“月，日，时,分（按北京时）”，Y，R，S，F

B=A－INT（A）

C=32.8

ifY≤2thenC=30.6

ifB=0andY>2thenC=31.8

G=INT（30.6*Y－C＋0.5）＋R

L=（JD＋JF／60）／15

H=S－8＋F／60

120

N=G＋（H－L）／24

130=（N－N0）／K

140

式（1）

150

式（5）

160

式（7）

170

print“Er=”；Er；“Ed=”；Ed，“Et=”；Et

180

input“是否仍要计算y／n？”，W0

190

ifW=“Y”orW=“y”then10else200

200

end

程序中50－90各句的目的在于计算当天的积日，100句是经度订正，110句是时刻订正，130句包含3年度订正的内容。

在太阳能利用中，最常见的是要求计算太阳高度和太阳方位。

太阳高度（h⊙）的计算公式为

sinh⊙=sinδsinφ＋cosδcosφcosτ（8）

式中，δ就是太阳赤纬角，即式（5）中的Ed，φ为当地的地理纬度，τ为当时的太阳时角。φ值不难获得，且一旦确定，不会改变。δ值的计算可以从前述程序中得到。唯一需要说明的是太阳时角的计算。其计算式为

（9）

这里时S和分F的符号均加上了⊙下标，表示是真太阳时，为了从北京时求出真太阳时，需要两个步骤：首先，将北京时换成地方时Sd：

（10）

式中，120°是北京时的标准经度，乘4是将角度转化成时间，即每度相当于4分钟，除60是将分钟化成小时。

其次，进行时差订正，即

S⊙=Sd＋Et／60（11）

这里应该指出的是，时角是以太阳正午时刻为0点的，顺时针方向（下午）为正，反之为负。

太阳方位角的计算式为

cosA=（sinh⊙sinφ－sinδ）／cosh⊙cosφ

（12）

由此可求出二个A值，第一个A值是午后的太阳方位，当cosA≤0时90°≤A≤180°

当cosA≥0时0≤A≤90°

第2个A值为午前的太阳方位，取360°－A。

实例：计算东经110°北回归线上1999年6月23日北京时12∶42的太阳高度角及当日的日落时的方位角。

计算：将JD=110，JF=0，NF=1999，Y=6，R=23，S=12，F=42，各参数输入运行中的程序；屏幕上立即显示：Er=1.0330，Ed=23.438，Et=－1.84

将北京时12∶42换算成东经110°的地方时，利用式（10），可得Sd=12∶02

加当日时差Et≈－2，得此时当地的S⊙=12∶00，将其代入式（9）得τ=0°，北回归线处φ=23.442°

最后根据式（8）求得h⊙=89.966°

读者可能产生疑问，为何在北回归线上，夏至日的中午时刻的太阳高度不等于90°，大家不妨变换NF的输入值，看一看结果不仅都不等于90°，且各年之间还略有差异。之所以会如此，是因为夏至不仅有日期，还有时刻，很难遇到夏至时刻在正午是12时的。

在计算日落时的方位角时，由于此时h⊙=0，所以式（12）的形式有所变化：

cosA=－sinδ／cosφ

（13）

将已知参数代入，得cosA=－0.3977

依照判据90°≤A≤180°，故A=113.44°

第二篇：中国气象科学研究院“华风奖学金”章程

中国气象科学研究院“华风奖学金”章程

(试 行)

一、总 则

第一条：中国气象局华风影视信息集团在中国气象科学研究院设立“华风奖学金”，旨在支持研究生教育工作，加强华风影视信息集团与中国气象科学研究院的合作，落实中国气象局“人才强局”战略的实施，加快气象系统高层次人才的培养。同时激励中国气象科学研究院在学研究生勤奋学习，勇于创新的精神以及表彰在站期间做出突出贡献的博士后研究人员。第二条：“华风奖学金”主要用于以下两个方面：

（一）奖励优秀研究生及博士后研究人员：奖学金每年评选一次，奖项包括：华风优秀博士、硕士学位论文奖学金，华风优秀博士、硕士研究生导师奖金，华风硕士研究生优秀考生奖学金，华风博士研究生优秀考生奖学金，华风优秀博士后奖金。此项内容占总奖金额的50%。

（二）以中国气象局华风影视信息集团赞助的名义组织对开拓研究生和博士后视野，提高培养研究生和博士后质量有益的相关科研及社会实践活动。此项内容占总奖金额的30%。第三条：“华风奖学金”的评比原则上按不超过应参评人数的20%进行评选。具体奖金金额为“华风优秀学位论文奖学金”奖金博士为3000元，硕士为2000元。“华风优秀研究生导师奖金”博士生导师为3000元，硕士生导师为2000元。“华风硕士研究生优秀考生奖学金”一等奖金为3000元，二等奖金为2000元；“华风博士研究生优秀考生奖学金”奖金为2000元；华风优秀博士后奖金为3000元。第四条：奖励范围为纳入我院招生计划的博士、硕士研究生及在站博士后研究人员。

二、参评基本要求

第五条：参评基本要求如下:

（一）热爱祖国，遵纪守法，积极参加各项集体活动，做到德智体全面发展;

（二）学习刻苦努力，学习成绩优秀或优良;

（三）认真钻研业务，具有较强的敬业精神;

（四）关心集体，团结同学，具有较强的集体主义精神;第六条：有下列情况之一者不能参加奖学金评定：

（一）上一学因各种原因受到警告以上（含警告）处分者;

（二）上一学所选课程考试有不及格者;

（三）科研或社会实践课程不通过者;

（四）拒绝参加要求的科研、社会实践的研究生。

三、各项奖学金具体评比条件

第七条：获华风优秀学位论文奖学金，还须具备以下条件：

（一）按中国气象科学研究院规定时间完成学位论文，并按时进行答辩，获全票通过。

（二）博士学位论文：

1、选题为本学科前沿，有较大理论意义或实用价值；

2、在理论或方法上有重要创新，并取得突破性成果，或具有重大的社会效益或应用前景；

3、材料翔实，推理严密，文字表达准确，撰写格式符合要求；

4、论文反映出作者在本学科上具有坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，学术作风严谨，科研能力较强。

5、在国内外核心学术刊物上发表以第一作者身份第一署名单位为“中国气象科学研究院”的高水平学术论文，论文内容必须为学位论文的相关内容。

（三）硕士学位论文：

1、选题为本学科前沿，有一定理论意义或实用价值；

2、在理论上或方法上有创新，论文成果有新的见解；

3、材料翔实，推理严密，文字表达准确，撰写格式符合要求；

4、论文反映出作者在本门学科上具有较坚实的基本理论和系统的专门知识，学术作风严谨，科研能力较强。

5、应有以第一作者身份发表的反映论文主要成果的文章被学术刊物发表或录用，且第一署名单位为“中国气象科学研究院”。

（四）经院学位委员会委员评审，无记名投票后，获超过2/3票数。

第八条：华风优秀研究生导师奖 即为获得优秀学位论文奖学金的研究生的指导教师。

第九条：获华风硕士研究生优秀考生奖，还须具备以下条件：

（一）第一志愿报考攻读我院硕士研究生的考生及我院接收的推免生；

（二）入学考试成绩总分排名在我院该录取考生中的前5名，且每门课程成绩须达到国家规定的录取分数线。第1、2名为一等奖；第3、4、5名为二等奖。

推免生在推荐学校本专业所有学生中综合测评排名第1、2名为一等奖；第3、4、5名为二等奖。

第十条：获华风博士研究生优秀考生奖，还须具备以下条件：

（一）攻读硕士学位期间学习成绩优秀或曾获得过校级以上奖励或表彰；

（二）硕士学位论文被评为优秀论文；

第十一条：根据博士后在站期间研究成果（第一署名单位为“中国气象科学研究院”）及考核成绩进行评选，具备以下条件之一者可获得华风博士后奖金：

（一）在科学研究中有创造性的成果，具有重要科学意义或应用价值，达到国际先进水平，或在国内处于领先水平。

（二）有重大科技开发成果，具有显著的经济效益或社会效益。

四、科研及社会实践活动

第十二条：以中国气象局华风影视信息集团赞助的名义每年组织在学研究生和在站博士后进行学术交流报告，社会考察及科研实践等对开拓研究生和博士后视野，提高培养研究生和博士后质量等有益的活动。

五、奖 金 来 源

第十三条：“华风奖学金”由中国气象局华风影视信息集团提供，奖学金金额为每年十万元人民币，其中，奖励及社会实践费用八万元，评审管理等费用二万元。

六、评奖组织与管理

第十四条：成立“华风奖学金”评审委员会，委员会成员由中国气象科学研究院学位评定委员会委员兼任。评审的具体工作和授奖事宜由中国气象科学研究院研究生部具体组织实施。

第十五条：评审工作每年进行一次，评审委员会以无记名投票方式评选审定后，于学位授予仪式上授奖。

第十六条：中国气象科学研究院于每年授奖结束后两个月内向评审委员会及中国气象局有关部门提交“华风奖学金”执行情况报告。

七、附 则

第十七条：研究生评奖活动，须实事求是，客观公正，保证质量，宁缺勿滥。如有弄虚作假、骗取荣誉者，除撤消获奖资格退回获奖证书和奖金外，还要视情节轻重给予相应的纪律处分。

第十八条：本章程由中国气象科学研究院研究生部负责解释。第十九条：本章程自公布之日起执行。

第三篇：中国气象科学研究院博士后研究人员协议书

中国气象科学研究院博士后研究人员协议书

中国气象科学研究院（甲方）与（乙方）就博士后期间的研

究工作，签订如下协议：

一、乙方申请到甲方做博士后研究工作，甲方经考核后同意接收。乙

方在站期限为两年，自年月至年月，一般不得提前、延期离站。

二、乙方在进站前需向甲方提交县级以上医院的健康检查证明，对检

查不合格者，取消进站资格。

三、乙方在站工作期间，享受甲方提供的与本单位同岗位、同条件在职职工相同的工资和福利待遇。

四、双方协商，确定乙方在站期间科研课题的主要内容以及预期目标：

1．研究主要内容：

2．预期目标：1

五、甲方博士后合作导师为：，合作导师应根

据具体情况提供乙方在站工作期间的科研条件，包括科研经费、仪器设备

等。保证乙方进站后即可开展工作。

六、乙方在站期间完成甲方对乙方提出的要求：

1．在站期间，应自觉履行协议的规定，努力工作，完成规定的科研

项目和预期目标。

2．博士后研究人员进站后3个月内须做开题报告；进站满一年左右

时间须做科研工作进展报告，其报告作为中期学术考察的内容。

3．在站期间，应在国内外重要学术刊物上发表不少于2篇以上与在站研究课题有关的学术论文（论文第一署名单位应为“中国气象科学研究

院”），其中至少1篇被国际三大文献检索（SCI、EI、ISTP）收录学术刊

物上发表或录用或取得经相关权威专家鉴定通过的高水平研究技术成果。

4．乙方在站期间的科研成果按中国气象科学研究院的有关规定享受

应有的权益。

5．在站工作期满前两个月，应向甲方提交书面研究工作报告。甲方

组织院学位委员会召开评审会议，听取乙方研究工作汇报，检查验收乙方

研究工作的学术水平是否达到了本协议提出的要求，并写出书面鉴定意

见。

七、在站期间的科研成果应按中国气象科学研究院保护知识产权的有关规定办理。

八、在站期间，因工作需要，可以参加国际学术会议或赴国外从事短期学术交流活动，但期限不得超过六个月。

九、在站期间，因病连续请假半年以上者，终止其研究工作，待恢复健康后，由本人提出申请，经院领导批准，可适当延长在站时间，但最长不超过半年。

十、在站期间，要严格遵守全国博士后管委会和甲方的有关规章制度，如有违反行为的，或考核不合格者，按有关规定处理。

十一、本协议自双方签字之日起生效，双方保证遵守执行。本协议一式四份，甲方、乙方各一份，导师单位一份，一份交气科院研究生部备案。

甲方签字（盖章）：乙方签字：

年月日年月日

第四篇：中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室开放课题管理办法

中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室开放课题管理办法

(试行)

一,灾害天气国家重点实验室开放课题设立的目的

1.为创造良好科研氛围,提高灾害天气国家重点实验室(以下简称实验室)的影响力,加强学术交流,发挥国内外相关专家的学科优势,促进实验室建设成为“开放,流动,联合”的科研实体,实验室特面向国内外灾害天气方面的业务技术人员和研究人员设立开放课题.开放课题申请的条件和基本要求

2.凡研究方向符合实验室开放课题指南,实验室以外的国内外灾害天气方面的业务技术人员和研究人员均可提出申请.3.申请人年龄一般不超过50岁,研究人员原则上应具有高级职称或博士学位,业务技术人员原则上是所在单位的科研或业务技术骨干.4.开放课题应符合实验室研究方向和指南要求,研究内容,研究手段和方法应有创新,预期目标,实施方案应切实可行,成果有科学意义或业务应用前景,经费预算合理.有业务应用前景的项目应有业务单位参与,并提供业务试运行环境.5.开放课题可以由申请人独立申请或与他人合作申请,也可选择与本实验室的固定人员合作.课题开始实施后,承担人作为实验室客座研究人员,每年应在实验室工作1-3个月,实验室根据条件提供必要的科研设施和补贴.6.获得资助的开放课题应有明确的考核指标和知识产权共享声明,研究成果为课题承担人原单位及实验室共同拥有.软件研究课题应提供全部源程序文本及使用说明.所发表的科学论文应将“中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室(State Key Laboratory of Severe Weather, Chinese Academy of Meteorological Sciences)”作为署名单位,并注明得到本实验室开放课题资助.三,开放课题的申请和确定

7.实验室每年四月初发布(通过实验室网页,中国气象科学研究院网站(www.xiexiebang.com),中国气象局网站(www.xiexiebang.com)等)当开放课题指南,课题申报截止每年五月二十日.8.申请人根据发布的指南填写由实验室提供的《灾害天气国家重点实验室开放课题申报书》,一式四份寄送实验室.9.实验室收到开放课题申报书后即进行形式审查,符合申报条件的申报书于每年6月份提交学术委员会或专家组评审,最终确定当年资助开放课题清单及相应资助经费额度并在相应网站上发布.10.实验室科研秘书按照资助清单通知获资助人员填写由实验室提供的开放课题任务书,签字后交单位科技管理部门盖章一式四份寄送回实验室.11.实验室负责将返回的任务书送交实验室主管副主任签字,并到院科技管理部门盖章,通知院计财处开始执行课题经费.开放课题任务书由实验室,院科技处,开放课题负责人及所在单位各保存一份.四,开放课题管理和经费使用 12.实验室开放课题的管理参照中国气象局气象新技术推广专项项目管理办法,院和实验室科技项目管理办法执行.13.开放课题研究期限为1～2年.重点课题支持力度在3～10万元;自由申报课题支持力度在1-5万元,每年支持的课题数将根据实验室开放课题经费总额确定,但原则上不少于5个.14.课题承担人在签订任务书后即可开展研究工作,每年12月20日前向实验室提交进展报告和发表论文等情况;在实验室工作期间需根据实验室安排进行学术交流,课题结束时提交工作总结和相关成果证明.15.课题经费分两部分使用,60%直接拨付到课题承担人单位(其中10%用于课题结题验收费用),40%用于支付承担人在实验室客座工作期间的物化成本,研究经费和补助(不足部分由实验室另行补足).16.开放课题任务书签订后即拨付总经费的40%到承担人所在单位账户,课题顺利完成准确结题验收三个月前拨付剩余部分(总经费的20%).留在实验室的40%经费由实验室管理,经费使用按照院有关规定执行,接受实验室和院财务部门的监督.17.开放课题完成准备结题时,承担人应提前三个月向实验室提出申请,准备好课题验收报告和相应技术档案,与实验室确定结题验收工作的具体事宜,适当时候应在实验室进行学术报告和交流.五,考核与奖惩

18.实验室负责对开放课题的阶段进展进行考核.通过考核顺利结题验收的开放课题承担人,再次申报实验室开放课题时将优先考虑;未通过考核的课题,将停拨或缓拨下一阶段的经费.实验室两年内不接受未通过考核的课题承担人申请实验室开放课题.19.开放课题承担人每年应安排时间来实验室工作至少一个月时间,如因故不能来实验室工作者必须事先向实验室申明理由,并获实验室批准.否则实验室两年内不受理课题承担人申报新的开放课题.开放课题负责人未能来实验室进行研究的,未拨付到其单位的其余经费将暂缓拨付,由实验室管理的部分研究经费(40%)将由实验室收回.20.对在课题实施期间无故未按要求开展工作或未发表任何署名“中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室(State Key Laboratory of Severe Weather, Chinese Academy of Meteorological Sciences)”的成果或论文的开放课题将被视为不合格,实验室有权收回全部或部分已拨经费,三年内不接受该承担人申请实验室开放课题.六,附 则

21.开放课题接受中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室学术委员会的监督和指导,在课题遴选,立项,实施和成果转化等方面优先按照实验室发展方向和中国气象局有关规划和计划执行.22.本管理办法经实验室第一次学术委员会讨论通过后立即生效,并自2005年起实施.