ИЗМ № 1/45-2019
РД 52.04.562-96

Изменение РД 52.04.562-1996

Наставление гидрометеорологическим станциям и постам

Выпуск 5

Актинометрические наблюдения
Часть I. Актинометрические наблюдения на станциях

Санкт-Петербург
2020

Предисловие

1 РАЗРАБОТАНО Федеральным государственным бюджетным учреждением «Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова» (ФГБУ «ГГО»)

2 РАЗРАБОТЧИКИ С.Ю. Гаврилова, канд. географ, наук (руководитель разработки); Л.В. Луцько, канд. техн. наук (ответственный исполнитель); Е.Л. Махоткина, канд. географ, наук; А.Е. Ерохина, А.Н. Махоткин, А.П. Бычкова, О.Б. Бекенева

3 СОГЛАСОВАНО

- с Управлением государственной наблюдательной сети (УГНС) Росгидромета 17.12.2019;

- с Федеральным государственным бюджетным учреждением «Научно-производственное объединение «Тайфун» (ФГБУ «НПО «Тайфун») 12.12.2019

4 УТВЕРЖДЕНО Руководителем Росгидромета 20.12.2019 ВВЕДЕНО В ДЕЙСТВИЕ приказом Росгидромета от 20.12.2019 № 727

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАНО головной организацией по стандартизации Росгидромета ФГБУ «НПО «Тайфун» 24.12.2019

ОБОЗНАЧЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ИЗМ № 1/45-2019 РД 52.04.562-96

Дата введения - 2020-05-06

1 Элемент «Содержание»:

а) ввести после заголовка подраздела 9.4 заголовки раздела 10 и подразделов 10.1 - 10.5:

«10 Выполнение наблюдений актинометрическими комплексами

10.1 Назначение и составы актинометрических комплексов

10.2 Требования к размещению актинометрических комплексов

10.3 Проведение наблюдений автоматизированным актинометрическим комплексом

10.3.1 Обслуживание и контроль работоспособности ААК

10.3.2 Обработка данных ААК

10.4 Проведение наблюдений актинометрическим измерительным комплексом

10.4.1 Обслуживание и контроль работоспособности АИК

10.4.2 Обработка данных АИ К

10.5 Порядок передачи материалов наблюдений ААК и АИК;

б) исключить обозначение, заголовок и номер страницы приложения Н «Библиография»;

в) дополнить заголовками приложений П, Р, С, Т, У и библиографии:

«Приложение П (справочное) Пример суточного файла со средними часовыми значениями данных ААК и АМК, формируемого ПО ААК (папка «Н»)

Приложение Р (справочное) Пример файла «ССС» с часовыми суммами продолжительности солнечного сияния (папка «НААК»)

Приложение С (обязательное) Расчет переводных множителей датчиков ААК для обработки данных системой SONE

Приложение Т (справочное) Пример файла средних часовых значений радиации, формируемый ПО АИК (папка «1Н»)

Приложение У (обязательное) Расчет переводных множителей приборов АИК для обработки данных системой SONE

Библиография»

2 Дополнить разделом 10 и приложениями П, Р, С, Т, У:

«10 Выполнение наблюдений актинометрическими комплексами

10.1 Назначение и составы актинометрических комплексов

10.1.1 Актинометрические комплексы - автоматизированный актинометрический комплекс (ААК) и актинометрический измерительный комплекс (АИК) предназначены для проведения непрерывных (круглосуточных) измерений радиационного баланса и его составляющих¹⁾ (по программе регистрации) в наблюдательных подразделениях (НП) с персоналом.

____________

¹⁾ Определения радиационного баланса и его составляющих приведены в [1].

10.1.2 Принцип действия ААК и АИК основан на дистанционном измерении первичными измерительными преобразователями (далее - датчики) основных составляющих радиационного баланса. Значения измеряемых величин преобразовываются в цифровой код вторичным преобразователем (контроллером) и передаются по каналам связи на персональный компьютер (ПК).

10.1.3 ААК и АИК различаются по составу оборудования и состоят из актинометрических датчиков, контроллера, ПК и вспомогательного оборудования. Составы ААК и АИК приведены в таблице 13.

Таблица 13 - Составы ААК и АИК

10.1.4 Следящая система обеспечивает постоянное нацеливание на солнце пиргелиометра ААК и актинометра АИК путём непрерывного поворота по азимуту и угловой высоте в соответствии с перемещением солнца по небосводу.

В комплект следящей системы ААК входит кожух, предназначенный для обеспечения ее работоспособности при температуре воздуха менее 0 °С. Кожух сделан из прочной нейлоновой ткани, заполненной изоляционным материалом.

Установленные на следящей системе ААК пиранометр, измеряющий рассеянную радиацию, и пиргеометр, измеряющий приходящую длинноволновую радиацию, располагаются горизонтально и постоянно затеняются экранами (зачернёнными шарами), которые следящая система перемещает по азимуту и угловой высоте в соответствии сдвижением солнца по небосводу.

Примечание - Пиранометры и пиргеометры, входящие в состав ААК, могут оснащаться вентиляционной защитой (устройством принудительного обдува) для предотвращения отложения гидрометеоров (инея, изморози, обледенения), а также капель дождя и снега на защитных колпаках датчиков.

Установленный на следящей системе АИК пиранометр, измеряющий рассеянную радиацию, постоянно затеняется экраном.

Установленные на следящих системах ААК и АИК пиранометры, измеряющие суммарную радиацию, не затеняются.

10.1.5 Стойка-стрела в составе ААК предназначается для размещения на ее конце пиранометра для измерения отраженной радиации и пиргеометра для измерения уходящей длинноволновой радиации. Оба датчика обращены приемной поверхностью вниз. На торце стойки-стрелы устанавливается ультрафиолетметр.

В зависимости от комплектации в состав ААК могут входить два ультрафиолетметра: один для измерения ультрафиолетовой радиации UV_a в спектральном диапазоне от 315 до 400 нм, другой для измерения ультрафиолетовой радиации UV_b в спектральном диапазоне от 280 до 315 нм. Ультрафиолетметры UV_a и UV_b устанавливаются на торце стойки-стрелы.

В АИК на стойке-стреле размещаются два пиранометра, один из которых для измерения суммарной радиации и обращен приемной поверхностью вверх, а другой для измерения отраженной радиации расположен на конце стрелы и обращен вниз.

10.1.6 Теневое кольцо в составе АИК предназначается для постоянного затенения приемной поверхности балансомера от прямой солнечной радиации непрозрачным кольцевым экраном, закрывающим от приемника зону неба угловой шириной 10°. Внутренняя часть кольца зачернена, а наружная окрашена в белый цвет.

10.1.7 Контроллер обеспечивает сбор показаний актинометрических датчиков, преобразование их в цифровой код и передачу информации в ПК со специализированным программным обеспечением для ААК - «АРМ оператора автоматизированного актинометрического комплекса» (далее - ПО ААК)¹⁾, а для АИК -«Программное обеспечение для актинометрического измерительного комплекса» (далее - ПО АИК)²⁾.

____________

¹⁾ ПО ААК разработано в ФГБУ «ГГО», зарегистрировано в ФГБУ «ФИПС», свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013660165 от 25.10.2013.

²⁾ ПО АИК разработано в ФГБУ «ГГО», зарегистрировано в ФГБУ «ФИПС», свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017616912 от 19.06.2017.

10.2 Требования к размещению актинометрических комплексов

10.2.1 Принципиальные схемы размещения ААК и АИК на метеорологической площадке и в помещении НП представлены на рисунках 8 и 9 соответственно.

10.2.2 Технические средства для установки на них датчиков размещаются, как правило, в юго-восточной части метеорологической площадки. Допускается установка оборудования актинометрических комплексов в другой части метеорологической площадки более репрезентативной для производства актинометрических наблюдений.

Конкретная схема размещения автоматизированных комплексов в каждом НП составляется ФГБУ «УГМС» по согласованию с ФГБУ «ГГО» с учетом особенностей метеорологической площадки и ее ближайшего окружения.

В помещении НП размещается ПК с установленным на нем ПО ААК или ПО АИК и источник бесперебойного питания.

Рисунок 8 - Принципиальная схема размещения ААК на
метеорологической площадке и в помещении НП

Рисунок 9 - Принципиальная схема размещения АИК на
метеорологической площадке и в помещении НП

10.2.3 Следящая система ААК монтируется на платформе, которая закрепляется в грунте (бетонируется). Высота платформы должна быть не менее максимальной наблюденной высоты снежного покрова в данном пункте наблюдений.

Следящая система АИК закрепляется на специальной стойке, которая бетонируется в грунт, как правило, на глубину ниже слоя промерзания почвы (в целях исключения подвижек при промерзании и таянии почвы).

Примечание - В случае, если закрытость горизонта в месте установки следящей системы в азимутальных направлениях восхода и захода Солнца превышает 3° по угловой высоте, а в остальных направлениях - 5°, следящую систему допускается устанавливать на специальной вышке или на крыше здания. Размещение следящей системы должно быть согласовано с ФГБУ «ГГО».

10.2.4 Основание стойки-стрелы ААК и АИК бетонируется в грунт. Стрела стойки имеет длину 1,5 м. Она должна быть расположена горизонтально на высоте 1,5 м над земной поверхностью и ориентирована на юг. Стойка имеет устройство для подъема стрелы при установлении устойчивого снежного покрова. Подъем стрелы осуществляется при высоте снежного покрова более 0,5 м.

10.2.5 Контроллеры ААК и АИК размещаются в специальных боксах. Боксы могут быть закреплены на отдельной стойке или на опоре платформы следящей системы для ААК и на стойке-стреле для АИК.

10.2.6 Для обеспечения корректной работы ААК и АИК, особенно в ночное время, актинометрические датчики не должны освещаться искусственными источниками света.

10.3 Проведение наблюдений автоматизированным актинометрическим комплексом

10.3.1 Обслуживание и контроль работоспособности ААК

10.3.1.1 В процессе проведения актинометрических наблюдений с помощью ААК должны проводиться регулярный и текущий осмотр состояния приборов и оборудования, периодическая проверка технического состояния, а также работы по поддержанию метеорологической площадки в надлежащем состоянии.

10.3.1.2 Текущий осмотр состояния приборов и оборудования ААК выполняет дежурный техник-метеоролог.

В процессе текущего осмотра ежедневно после восхода солнца, в полуденное время, перед заходом солнца, а также после прекращения атмосферных осадков необходимо:

а) проверить визуально чистоту входных окон датчиков, отсутствие на них пыли, капель дождя, снега, инея и т. п. При необходимости входные окна датчиков очищают мягкой гигроскопичной салфеткой;

б) проверить срабатывание следящей системы и правильность нацеливания пиргелиометра, правильность затенения экранами пиранометра и пиргеометра (рисунок 10).

Рисунок 10 - Размещение на следящей системе пиргелиометра
(слева), пиранометров и пиргеометра (справа)

При правильной работе следящей системы световое пятно, создаваемое солнечным лучом на фланце пиргелиометра, не должно быть смещено относительно черной марки более чем на 1 мм, а пиранометр рассеянной радиации и пиргеометр должны полностью затеняться экранами;

в) оценить состояние подстилающей поверхности.

В летний период высота травы должна быть не более 20 см; в зимний период при высоте снежного покрова более 0,5 м должна быть поднята стойка-стрела.

В холодный период, в течение которого температура воздуха опускается ниже 0 °С, на следящую систему ААК следует надеть утепляющий кожух, входящий в комплект ААК.

10.3.1.3 Для контроля работы ААК в течение суток дежурный техник-метеоролог или специалист, отвечающий за производство актинометрических наблюдений, должен проверять правильность значений радиации, отображающихся на мониторе ПК.

При правильном функционировании ААК:

а) в ночное время пиргелиометр и пиранометры для измерения рассеянной, суммарной и отраженной радиации должны показывать нулевые значения. В случае выявления нарушений следует проверить правильность места нуля в каналах измерения. Место нуля определяется по результатам измерения радиации в ночное время, которые не должны превышать ±1 Вт/м². Место нуля для каналов, на которых измеряются Eu, Ed, не определяется;

б) в дневные часы значения суммарной радиации должны быть выше значений отражённой радиации и радиационного баланса;

в) в дневные часы при открытом солнечном диске значения рассеянной радиации должны быть ниже суммарной;

г) в ясные и малооблачные дни изменения показаний составляющих радиационного баланса должны быть плавными.

Контроль характера хода кривых начинают с суммарной радиации, если ее ход плавный, то ход всех остальных составляющих радиационного баланса должен быть плавным.

Наличие хаотичного разброса измеряемых значений указывает на нарушение контакта в измерительной цепи. Проверку нарушения контакта в цепи рекомендуется начинать отдатчика.

10.3.1.4 Один раз в 10 дней специалист, отвечающий за производство актинометрических наблюдений, должен выполнить периодическую проверку технического состояния ААК, в процессе которой проверяется:

а) состояние проходящих снаружи соединительных проводов, кабелей, которые не должны иметь повреждения изоляции. В зависимости от характера обнаруженного повреждения изолируют оголённые участки кабеля либо заменяют его;

б) состояние наружной окраски приборов, стойки-стрелы, затеняющих экранов на следящей системе. При необходимости окраска восстанавливается;

в) состояние трущихся частей вспомогательного оборудования. При необходимости очищают их от загрязнений и смазывают (в соответствии с рекомендациями, содержащимися в эксплуатационной документации ААК);

г) горизонтальность расположения пиранометров и пиргеометров;

д) цвет силикагеля (силикагелевый поглотитель влаги). Если цвет полностью прозрачный (обычно это происходит через несколько месяцев), то силикагель необходимо заменить на свежий.

10.3.1.5 Причинами возникновения ошибочных результатов измерений ААК могут являться:

а) нерегулярность проведения технического осмотра и операций по уходу за оборудованием;

б) обновление ПО контроллера или ААК;

в) выполнение отладки оборудования ААК;

г) нарушение синхронизации времени между контроллером ААК и ПК;

д) проведение поверки ААК.

10.3.1.6 При выходе на станции оборудования ААК из строя следует незамедлительно сообщить в УГМС (ЦГМС).

В случае выхода из строя любого из датчиков ААК наблюдения по нему прекращаются до его ремонта или замены.

В случае выхода из строя следящей системы ААК следует прекратить наблюдения за прямой и рассеянной радиацией для чего закрыть крышками пиргелиометр и пиранометр, измеряющий рассеянную радиацию. Наблюдения по установленным на следящей системе пиранометру, измеряющему суммарную радиацию, и пиргеометру, измеряющему приходящую длинноволновую радиацию, должны быть продолжены.

10.3.1.7 Сведения о всех проводимых работах по обслуживанию ААК, выявленных нарушениях в установке и работе комплекса следует фиксировать в «Журнале работы ААК».

В «Журнал работы ААК» ежедневно по среднему солнечному времени заносятся сведения о выполненных операциях по уходу за датчиками, сбоях в работе ААК и произведённых корректировках. Фиксируются даты скоса травы и изменения высоты стойки-стрелы. Примеры записей в «Журнале работы ААК» показаны в таблице 14.

10.3.1.8 В процессе проведения непрерывных измерений составляющих радиационного баланса с помощью ААК необходимо отмечать сопутствующие метеорологические условия в соответствии с 8.2 и заносить в табличный файл согласно 10.3.2.6.

Таблица 14 - Пример заполнения «Журнала работы ААК»

10.3.2 Обработка данных ААК

10.3.2.1 Обработка данных ААК в НП производится с использованием ПО ААК.

ПО ААК обеспечивает взаимодействие с контроллером и предназначено для сбора, накопления, обработки и визуализации результатов измерений, а также для архивации данных.

10.3.2.2 ПО ААК автоматически формирует месячные массивы данных измерений ААК в истинном солнечном времени и распределяет файлы в следующие папки:

- папка «ТААК», содержащая файлы со средними минутными и часовыми значениями параметров, измеряемых комплексом ААК, Вт/м², а также данные о сопутствующей метеорологической информации, полученные автоматизированным метеорологическим комплексом (АМК);

- папка «НААК», содержащая файлы значений ультрафиолетовой радиации, приходящей длинноволновой радиации, уходящей длинноволновой радиации, Вт/м²;

- папка «VODAAK», содержащая файлы с исходными данными, сформированными для ввода в систему обработки SONE.

10.3.2.3 В папке «ТААК» содержатся две идентичные по структуре папки:

- «Н» - набор суточных файлов со средними часовыми значениями;

- «М» - набор суточных файлов со средними минутными значениями.

Пример файла средних часовых данных ААК в папке «Н» представлен в приложении П.

Суточные файлы «Н» и «М» представляют собой таблицу, содержащую 22 столбца:

- в первом столбце файла «Н» указан часовой интервал по истинному солнечному времени, обозначенный концом часа, а в файле «М» - минутный интервал по истинному солнечному времени в формате 00:00:00 (час : минута : секунда);

- в столбцах 2 - 9 содержатся средние часовые или минутные значения радиации Q, S, D, R, UV_a, UV_b, Eu, Ed, выраженные в Вт/м²;

- в столбцах 10 - 14 содержатся средние часовые или минутные метеорологические характеристики, измеренные АМК:

- Т - температура воздуха, °С;

- Rh - относительная влажность воздуха, %;

- Р - атмосферное давление, гПа;

- WS - скорость ветра, м/с;

- GrTemp - температура подстилающей поверхности, °С;

- в столбцах 15 - 22 содержатся средние часовые или минутные значения напряжения на выходе актинометрических датчиков, выраженные в мВ.

10.3.2.4 Папка «НААК» предназначена для хранения данных за месяц о длинноволновой, ультрафиолетовой радиации и продолжительности солнечного сияния. В папке «НААК» содержатся следующие файлы:

- «ЗНСС» - значения продолжительности солнечного сияния за каждые три часа, ч;

- «ССС» - значения продолжительности солнечного сияния за каждый час, ч. Пример данного файла приведен в приложении Р;

- «UV_A» - значения часовых сумм ультрафиолетовой радиации в спектральном диапазоне от 315 до 400 нм, МДж/м²;

- «UV_B» - значения часовых сумм ультрафиолетовой радиации в спектральном диапазоне от 280 до 315 нм, МДж/м²;

- «Ed» - значения часовых сумм длинноволновой приходящей радиации, МДж/^м2;

- «Еu» - значения часовых сумм длинноволновой уходящей радиации, МДж/м².

10.3.2.5 Папка «VODAAK» содержит исходные данные, необходимые для обработки месячного массива информации системой SONE, представляющей материалы измерений в форматах режимно-справочного банка данных (РСБД) «Актинометрия». В папке «VODAAK», содержатся следующие файлы:

- «В» - значения радиационного баланса, кВт/м²;

- «D» - значения напряжения на выходе датчика рассеянной радиации, мВ;

- «Q» - значения напряжения на выходе датчика суммарной радиации, мВ;

- «R» - значения напряжения на выходе датчика отраженной радиации, мВ;

- «S» - значения напряжения на выходе датчика прямой радиации, мВ.

В файлах «D», «Q», «R», «S» содержатся средние часовые значения напряжения на выходе датчиков, разделённые на 4 с точностью до 0,01 мВ и занесённые в файл как целое число.

В файле «В» содержатся средние часовые значения радиационного баланса, кВт/м².

10.3.2.6 Для проведения дальнейшей обработки данных ААК в системе SONE требуется подготовить вспомогательные файлы «pr_srb», «МЕТ», «ТМ13Т1».

В файл «pr_srb» заносятся переводные множители согласно приложению С.

В файл «МЕТ» в табличном виде заносятся данные о продолжительности солнечного сияния за сутки (ПСС), преобладающем за день состоянии подстилающей поверхности (ПП), характеристике ясности дня (ясность дня) и атмосферных явлениях (вид, интенсивность, время начала и окончания по среднему солнечном времени). Фрагмент файла «МЕТ» приведен в таблице 15.

Таблица 15 - Фрагмент файла «МЕТ»

Для сведений об атмосферных явлениях отведено не более пяти граф. В случае, если в течение суток наблюдалось более пяти атмосферных явлений, то из числа наблюдавшихся выбирают пять, оказавших наибольшее влияние на значения радиации.

В файл «ТМ13Т1» для формирования титульного листа заносятся сведения о станции, рабочих и контрольных проборах, изменениях в установке, выходе из строя оборудования и условиях производства измерений.

10.3.2.7 После подготовки вспомогательных файлов запускается обработка данных ААК в системе SONE. В результате обработки формируются файлы для долговременного архивного хранения исходных и обработанных материалов актинометрических наблюдений за данный месяц в форматах РСБД «Актинометрия», размещенные в папках «ARH», «REZ», «TAB», «VOD».

10.4 Проведение наблюдений актинометрическим измерительным комплексом

10.4.1 Обслуживание и контроль работоспособности АИК

10.4.1.1 В процессе проведения актинометрических наблюдений с помощью АИК должны проводиться регулярный и текущий осмотр состояния приборов и оборудования, периодическая проверка технического состояния, а также работы по поддержанию метеорологической площадки в надлежащем состоянии.

10.4.1.2 Текущий осмотр состояния приборов и оборудования АИК выполняет дежурный техник-метеоролог.

В процессе текущего осмотра ежедневно после восхода солнца, в полуденное время, перед заходом солнца и после прекращения атмосферных осадков необходимо:

а) проверить визуально чистоту и состояние входного окна актинометра, защитных колпаков пиранометров. При наличии на них пыли, капель дождя, снега, инея и т.п. приборы следует очистить мягкой гигроскопичной салфеткой. В случае запотевания изнутри защитных колпаков пиранометров следует заменить силикагель;

б) проверить визуально состояние приемных поверхностей балансомера. При появлении на них пыли, соринок, росы или изморози следует их сдуть резиновой грушей либо осторожно смахнуть мягкой кисточкой, чтобы не повредить черное покрытие;

в) проверить срабатывание следящей системы и правильность нацеливания актинометра, и затенения пиранометра, измеряющего рассеянную радиацию (рисунок 11).

Рисунок 11 - Размещение на следящей системе
актинометра (слева) и пиранометра (справа)

При правильной работе следящей системы световое пятно, создаваемое солнечным лучом на фланце актинометра, не должно быть смещено относительно черной марки более чем на 1 мм, а пиранометр должен полностью затеняться экраном;

г) оценить состояние подстилающей поверхности.

В летний период высота травы должна быть не более 20 см; в зимний период при высоте снежного покрова более 0,5 м должна быть поднята стойка-стрела.

10.4.1.3 Для контроля работы АИК в течение суток дежурный техник-метеоролог или специалист, отвечающий за производство актинометрических наблюдений, должен проверять правильность значений радиации, отображающихся на мониторе ПК.

При правильном функционировании АИК:

а) в ночное время при высоте солнца менее 0° актинометр и пиранометры для измерения рассеянной, суммарной и отраженной радиации должны показывать нулевые значения. В случае выявления нарушений следует проверить правильность места нуля в каналах измерения. Место нуля определяется по результатам измерения радиации в ночное время, которые не должны превышать ±1 Вт/м²;

б) в дневные часы значения суммарной радиации должны быть выше значений отражённой радиации и радиационного баланса;

в) в дневные часы при открытом солнечном диске значения рассеянной радиации должны быть ниже суммарной;

г) в ясные и малооблачные дни изменения показаний составляющих радиационного баланса должны быть плавными. Контроль характера хода кривых начинают с суммарной радиации, если ее ход плавный, то ход всех остальных составляющих радиационного баланса должен быть плавным.

Наличие хаотичного разброса измеряемых значений указывает на нарушение контакта в измерительной цепи. Проверку нарушения контакта в цепи рекомендуется начинать отдатчика.

д) в ночное время показания балансомера должны быть отрицательными за исключением случаев сильной температурной инверсии.

10.4.1.4 Один раз в 10 дней специалист, отвечающий за производство актинометрических наблюдений, должен выполнить периодическую проверку технического состояния АИК, в процессе которой проверяется:

а) состояние проходящих снаружи соединительных проводов, кабелей, которые не должны иметь повреждения изоляции. В зависимости от характера обнаруженного повреждения изолируют оголённые участки кабеля либо заменяют его;

б) состояние наружной окраски приборов, стойки-стрелы, теневого кольца, затеняющих экранов на следящей системе. При необходимости окраска восстанавливается;

в) состояние трущихся частей вспомогательного оборудования. При необходимости очищают их от загрязнений и смазывают (в соответствии с рекомендациями, содержащимися в эксплуатационной документации АИК);

г) горизонтальность положения пиранометра, измеряющего рассеянную радиацию, по показанию уровня на столе следящей системы. В случае необходимости горизонтальность положения стола восстанавливается регулировкой болтов у основания следящей системы;

д) горизонтальность расположения приемных поверхностей балансомера, а также наклон плоскости теневого кольца в направлении север - юг и горизонтальность в направлении восток-запад;

е) цвет силикагеля (силикагелевый поглотитель влаги). Если цвет полностью прозрачный (обычно это происходит через несколько месяцев), то силикагель необходимо заменить на свежий.

10.4.1.5 Первого числа каждого месяца в утренние часы необходимо производить смену сторон балансомера путем его поворота на 180° относительно горизонтальной оси.

10.4.1.6 Причинами возникновения ошибочных результатов измерений АИК могут являться:

а) нерегулярность проведения технического осмотра и операций по уходу за оборудованием;

б) обновление ПО контроллера или АИК;

в) выполнение отладки оборудования АИК;

г) нарушение синхронизации времени между контроллером АИК и ПК;

д) проведение поверки АИК.

10.4.1.7 При выходе на станции оборудования АИК из строя следует незамедлительно сообщить в УГМС (ЦГМС).

В случае выхода из строя любого из датчиков АИК наблюдения по нему прекращаются до его ремонта или замены.

В случае выхода из строя следящей системы АИК следует прекратить наблюдения за прямой и рассеянной радиацией для чего закрыть крышками актинометр и пиранометр, измеряющий рассеянную радиацию. Наблюдения по установленным на стойке-стреле пиранометрам, измеряющим суммарную и отраженную радиацию, и балансомеру в теневом кольце должны быть продолжены.

10.4.1.8 Сведения о всех проводимых работах по обслуживанию АИК, выявленных нарушениях в установке и работе комплекса, следует фиксировать в «Журнале работы АИК».

В «Журнал работы АИК» ежедневно по среднему солнечному времени заносятся сведения о выполненных операциях по уходу за датчиками, сбоях в работе АИК и произведённых корректировках. Фиксируются даты скоса травы и изменения высоты стойки-стрелы. Примеры записей в «Журнале работы АИК» показаны в таблице 16.

10.4.1.9 В процессе проведения непрерывных измерений составляющих радиационного баланса с помощью АИК необходимо отмечать сопутствующие метеорологические условия в соответствии с 8.2 и заносить в табличный файл согласно 10.3.2.6.

Таблица 16 - Пример заполнения «Журнала работы АИК»

10.4.2 Обработка данных АИК

10.4.2.1 Обработка данных АИК в НП производится с использованием ПО АИК.

ПО АИК обеспечивает взаимодействие с контроллером и предназначено для сбора, накопления, обработки и визуализации результатов измерений, а также для архивации данных.

10.4.2.2 ПО АИК автоматически формирует месячные массивы данных измерений АИК в истинном солнечном времени (папка «TST») и всемирном скоординированном времени (папка «UTC»).

Информация папки «UТС» предназначается для специализированных задач геофизического мониторинга и в данном документе не рассматривается.

Папка «TST» содержит шесть папок:

- «1Н» - набор суточных файлов со средними часовыми значениями радиации и выходного напряжения датчиков;

- «10MIN» - набор суточных файлов за месяц со средними десятиминутными значениями радиации и выходного напряжения датчиков;

- «ССС» - файл с часовыми и суточными данными о продолжительности солнечного сияния, определяемой на основании показаний актинометра;

- «LOG» - набор суточных файлов с минутными значениями радиации и выходного напряжения датчиков ;

- «PTNA» - файл с минутными значениями расчетных характеристик прозрачности атмосферы (коэффициент прозрачности, фактор и индекс мутности, оптическая плотность) в полуденные часы;

- «VOD» - набор файлов с исходными данными, сформированными для ввода в систему обработки SONE.

10.4.2.3 Файлы в папках «1Н», «10MIN», «LOG» идентичны по структуре. Пример суточного файла со средними часовыми значениями параметров, сформированного ПО АИК в папке «1Н», представлен в приложении Т.

Суточный файл представляет собой таблицу, содержащую 17 столбцов:

- в первом столбце указана дата (число, месяц, год) и время, отнесенное к середине интервала осреднения;

- во втором столбце приведена высота солнца Н в градусах;

- в столбцах 3 - 7 содержатся средние за определенный интервал времени измеренные АИК значения радиации S, D, Q, R, В*, выраженные в Вт/м²;

- в столбцах 8 - 12 содержатся средние за определенный интервал времени расчетные значения радиации:

- В - радиационный баланс (полный), Вт/м²;

- S* - прямая солнечная радиация на горизонтальной поверхности, Вт/м²;

- Аk - альбедо подстилающей поверхности, %;

- Вк - радиационный баланс коротковолновый, Вт/м²;

- Bd - радиационный баланс длинноволновый, Вт/м²;

- в столбцах 13 - 17 содержатся средние за определенный интервал времени значения напряжения на выходе датчиков АИК, выраженные в мВ.

10.4.2.4 Папка «VOD», автоматически сформированная ПО АИК, содержит исходные данные, необходимые для обработки месячного массива информации системой SONE, представляющей материалы измерений в форматах РСБД «Актинометрия».

В папке VOD содержатся следующие файлы:

- «b» - значения напряжения на выходе балансомера, мВ.

- «d» - значения напряжения на выходе датчика рассеянной радиации, мВ,

- «q» - значения напряжения на выходе датчика суммарной радиации, мВ,

- «r» - значения напряжения на выходе датчика отраженной радиации, мВ,

- «s» - значения напряжения на выходе датчика прямой радиации, мВ.

В файлах, «b», «d», «q», «r», «s» содержатся средние часовые значения напряжения на выходе датчиков (мВ), разделённые на 4 с точностью до 0,01 и занесённые как целое число.

10.4.2.5 Для проведения дальнейшей обработки данных АИК в системе SONE требуется подготовить вспомогательные файлы «pr_srb», «МЕТ», «ТМ13Т1».

В файл «pr_srb» заносятся переводные множители согласно приложению У.

В файлы «МЕТ» и «ТМ13Т1» заносится информация в соответствии с 10.3.2.6.

10.4.2.6 После подготовки вспомогательных файлов запускается обработка данных АИК в системе SONE. В результате обработки формируются файлы для долговременного архивного хранения исходных и обработанных материалов актинометрических наблюдений за данный месяц в форматах РСБД «Актинометрия», размещенные в папках «ARH», «REZ», «TAB», «VOD».

10.5 Порядок передачи материалов наблюдений ААК и АИК

10.5.1 Схема подготовки и передачи месячных массивов актинометрических наблюдений из НП в УГМС (ЦГМС) и ФГБУ «ГГО» регламентируется [2].

10.5.2 В УГМС (ЦГМС) по окончании месяца из НП передается в электронном виде полный комплект данных ААК или АИК.

Комплект данных ААК включает сформированные ПО ААК папки «ТААК», «НААК», «VODAAK», вспомогательные файлы «pr_srb», «МЕТ», «ТМ13Т1» и «Журнал работы ААК».

Комплект данных АИК включает сформированные ПО АИК папки «1Н», «10MIN», «LOG», «ССС», «PTNA», «VOD», вспомогательные файлы «pr_srb», «МЕТ», «ТМ13Т1» и «Журнал работы АИК».

10.5.3 УГМС (ЦГМС) осуществляет:

- прием и учет месячных массивов актинометрических наблюдений, поступающих из НП;

- первичный контроль информации и при необходимости исправление ошибок в файлах исходных данных;

- обработку и получение полного месячного комплекта файлов, сформированных системой «SONE» (файлов в папках «ARH», «REZ», «TAB», «VOD»);

Примечание - Допускается по согласованию с УГМС проведение полной обработки информации системой «SONE» непосредственно в НП;

- пополнение фонда данных УГМС стандартным комплектом месячных таблиц ТМ-13 в бумажном и/или электронном виде в установленные в УГМС (ЦГМС) сроки;

- передачу в ФГБУ «ГГО» по электронной почте полного месячного комплекта файлов в папках «ARH», «REZ», «TAB», «VOD», а также «Журнал работы ААК (АИК)», в течение 20 дней после окончания месяца наблюдений;

- передачу в ФГБУ «ГГО» сведений об обнаруженных ошибках и исправлениях в файлах исходных данных.

10.5.4 В ФГБУ «ГГО» информация отправляется в виде электронного архива XXXRYYMMaaк.rar или XXXRYYMMaaк.zip, XXXRYYMMaик.rar или XXXRYYMMaик.zip, в названии которых:

XXX - актинометрический индекс станции,

R - тип обработки (в данном случае «регистрация»),

YY - год (последние две цифры),

ММ - месяц,

аак или аик - признак данных ААК или АИК.

10.5.5 ФГБУ «ГГО» осуществляет:

- прием и учет поступившей от УГМС обработанной и прошедшей первичный контроль актинометрической информации;

- контроль качества, редактирование и в случае необходимости переработку поступившей актинометрической информации;

- подготовку и передачу в УГМС замечаний по качеству материалов актинометрических наблюдений;

- накопление годовых исходных и обработанных материалов актинометрических наблюдений ААК (АИК) объемов проконтролированной информации по УГМС и станциям;

- формирование архивных ЯОД-файлов с годовой информацией по станциям Росгидромета;

- ведение и пополнение материалами актинометрических наблюдений информационной базы РСБД «Актинометрия»;

- передачу в Российский государственный фонд данных о состоянии окружающей среды (ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД») архивных ЯОД-файлов.»

3 Ввести приложения П, Р, С, Т, У:

Приложение П

(справочное)

Пример суточного файла со средними часовыми значениями данных ААК и АМК, формируемого ПО ААК (папка «Н»)

Приложение Р

(справочное)

Пример файла «ССС» с часовыми суммами продолжительности солнечного сияния (папка «НААК»)

 

Приложение С

(обязательное)

Расчет переводных множителей датчиков ААК для обработки данных системой SONE

Для датчиков ААК, измеряющих виды радиации S, D, Q, R, в свидетельстве о поверке указывается коэффициент преобразования показаний датчика (К), мВм²/кВт. На основании значений коэффициентов преобразования рассчитываются переводные множители (а) по формуле

Переводной множитель рассчитывается с точностью до 0,0001 кВт/мВ м².

Значения переводных множителей для датчиков ААК заносятся в файл «pr_srb» как целое число.

Для обработки данных ААК по радиационному балансу В в качестве переводного множителя всегда принимается значение 0,0999, которое в файл «pr_srb» вводится как 999.

В случае изменения по результатам поверки ААК значения коэффициента преобразования показаний датчика следует рассчитать новый переводной множитель и внести соответствующие изменения в файл «pr_srb» и сделать необходимые записи в «Журнале работы ААК».

Пример - Пусть в свидетельстве о поверке на ААК для датчиков указаны следующие значения К:

- 8,29 мВм²/кВт для пиргелиометра (S);

- 19,81 мВм²/кВт для пиранометра суммарной радиации (Q);

- 15,20 мВм²/кВт для пиранометра рассеянной радиации (D);

- 15,32 мВм²/кВт для пиранометра отражённой радиации (R).

Расчет значений переводных множителей по формуле С.1 выглядит следующим образом:

а = 1/(2,5 × 8,29) = 0,0483 кВт/мВм² для пиргелиометра (S);

а = 1/(2,5 × 19,81) = 0,0202 кВт/мВм² для пиранометра суммарной радиации (Q);

а = 1/(2,5 × 15,20) = 0,0253 кВт/мВм² для пиранометра рассеянной радиации (D);

а = 1/(2,5 × 15,32) = 0,0261 кВт/мВм² для пиранометра отражённой радиации (R).

Файл «pr_srb» будет выглядеть следующим образом:

483

202

253

261

999

 

Приложение Т

(справочное)

Пример файла средних часовых значений радиации, формируемый ПО АИК (папка «1Н»)

Примечание - «####» - значение не определено (Аk, % при R и Q равных нулю, не определяется).

Приложение У

(обязательное)

Расчет переводных множителей датчиков АИК для обработки данных системой SONE

Для датчиков АИК, измеряющих виды радиации S, D, Q, R, В, в свидетельстве о поверке указывается коэффициент преобразования показаний датчика (К), мВ м²/кВт. На основании значений коэффициентов преобразования рассчитываются переводные множители (а) по формуле

Переводной множитель рассчитывается с точностью до 0,0001 кВт/мВ м².

Значения переводных множителей для датчиков АИК заносятся в файл «pr_srb» как целое число.

В случае изменения по результатам поверки АИК значения коэффициента преобразования показаний датчика следует рассчитать новый переводной множитель, внести соответствующие изменения в файл «pr_srb» и сделать необходимые записи в «Журнале работы АИК».

Пример - Пусть в свидетельстве о поверке на АИК для датчиков указаны следующие значения K:

- 8,98 мВм²/кВт для актинометра (S);

- 11,35 мВм²/кВт для пиранометра суммарной радиации (Q);

- 12,95 мВм²/кВт для пиранометра рассеянной радиации (D);

- 15,65 мВм²/кВт для пиранометра отражённой радиации (R);

- 14,14 мВм²/кВт для балансомера (В).

Расчет значений переводных множителей по формуле У.1 выглядит следующим образом:

а = 1/(2,5 × 8,89) = 0,0445 кВт/мВм² для пиргелиометра (S);

а = 1/(2,5 × 11,35) = 0,0352 кВт/мВм² для пиранометра суммарной радиации (Q);

а = 1/(2,5 × 12,95) = 0,0309 кВт/мВм² для пиранометра рассеянной радиации (D);

а = 1/(2,5 × 15,65) = 0,0256 кВт/мВм² для пиранометра отражённой радиации (R);

а = 1/(2,5 × 14,14) = 0,0283 кВт/мВм² для балансомера (В).

Файл «pr srb» будет выглядеть следующим образом:

445

352

309

256

283».

4 Приложение Ф «Библиография» заменить структурным элементом «Библиография»:

«Библиография

[1] Отраслевой стандарт ОСТ 52.04.10-82 Актинометрия. Термины, буквенные обозначения и определения основных величин

[2] Руководящий документ РД 52.19.704-2013 Краткие схемы обработки гидрометеорологической информации»