【其他行业标准】 Brewer光谱仪观测臭氧柱总量的方法

ICS07.060
备案号：39816—2013
中华人民共和国气象行业标准
Qx/T172—2012
Brewer光谱仪观测臭氧柱总量的方法observation method oftotal column ozone with Brewer spectrophotomete2012-11-29发布
中国气象局
國发布
2013-03-01实施
中华人民共和国
气象行业标准
Brewer光谱仪观测臭氧柱总量的方法QX/T 172—2012
气象出版社出版发行
北京市海淀区中关村南大街
邮政编码：100081
网址:http://www.cmp.cma.gov.cn发行部：010-68409198
北京中新伟业印刷有限公司印刷各地新华书店经销
开本：880×1230
2013年5月第一版
印张：1
字数：30千字
2013年5月第一次印刷
书号：135029-5581
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定价：8.00元
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规范性引用文件
术语和定义
原理、系统构成及技术指标
4.2系统构成
4.3技术指标
观测场地及室内环境要求
5.1观测场地
5.2室内环境
6仪器架设及软件
6.1仪器架设
6.2软件
7检查与维护
7．1标准传递与校准
7. 2性能检测
7.3检查与维护
8报表填写
8.1一般规定
8.2填写规则
9注意事项
附录 A(规范性附录)
参考文献
Brewer臭氧总量观测月报表式样Qx/T 172—20
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本标准由全国气象防灾减灾标准化技术委员会(SAC/TC345)提出并归口。本标准起草单位：中国气象局气象探测中心、中国气象科学研究院、青海省气象局本标准主要起草人:张晓春、郑向东、汤洁、赵玉成、刘鹏、靳军莉、赵鹏。Qx/T172—20
Qx/T 172—2012
Brewer光谱仪是世界气象组织推荐使用的臭氧柱总量观测仪器。自1990年起，我国开始使用Brewer光谱仪进行臭氧柱总量的观测。为规范臭氧柱总量的观测，保证观测数据的质量和可比性，在总结多年观测、维护、管理的经验和科研成果基础上，制定本标准IV
1范围
Brewer光谱仪观测臭氧柱总量的方法Qx/T 172—20
本标准规定了使用Brewer光谱仪进行大气臭氧柱总量观测的场地与工作环境要求、仪器架设及安装、检查与维护、报表填写、注意事项等。本标准适用于使用Brewer光谱仪进行大气臭氧柱总量的观测。使用Brewer光谱仪观测紫外B光谱可参照执行。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB2887一1989计算站场地技术条件QX/T48一2007地面气象观测规范第4部分：天气现象观测3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
臭氧柱总量total column ozone地面上单位面积垂直大气柱内所包含臭氧的含量。3.2
臭氧垂直廓线ozoneverticalprofile臭氧浓度随高度或气压的变化。3.3
紫外B辐射L
ultraviolet radiation band B; UVBB波段紫外辐射
波长在280nm~315nm范围内的辐射。4原理、系统构成及技术指标
4．1原理
Brewer光谱仪根据臭氧对UVB的吸收特性，通过准确地跟踪太阳（或月亮），采用衍射分光技术，测量UVB五个波长(306.3nm、310.0 nm、313.5nm、316.8nm、320.0nm)的光强,基于差分吸收的原理反演大气臭氧柱总量。
4.2系统构成
Brewer光谱仪包括分光仪、控制计算机和标校系统。其中，分光仪是核心部件，主要由衍射光谱仪、跟踪器和三角架组成;标校系统主要由标准灯及配套设施组成。1
Qx/T 172—2012
4.3技术指标
Brewer光谱仪的技术参数见表1。表１
Brewer光谱仪技术参数
分光仪
俯仰跟
踪系统
水平跟
踪系统
汞灯校准波长
分辨率
稳定度
测量范围
出射狭缝周期
测量准确度
运行温度
分辨率
24小时准确度
角度范围
分辨率
24小时准确度
最大回转率
最大角度偏移
最大静转动力矩
运行温度
观测场地及室内环境要求
观测场地
要求如下：
306. 3 nm、310. 0 nm、313. 5 nm、316. 8 nm、320. 0 nm303.2nm
(0. 006±0. 002)nm
290nm~340nm
0.2294s/(缝·周)~1.6s/周期
±1%(对于直接射光）
-20℃~40℃
±0.13。
±0.25。
0。~270。
±0. 02。
±0. 2。
3. 91。/s
—60。 ~420。
14. 9N·m
-20℃~40℃
一应选在人为活动干扰较少的地方，远离大气光学特性干扰源；一仪器架设地点东、南、西三个方向上障碍物的遮挡角应小于5。；一太阳天顶角低于75。时，对太阳和月亮有良好的视野；一仪器附近15m之内应有良好的接地和防雷保护设施，接地电阻应小于4Q一仪器附近15m之内应有220V、不小于2KVA的交流稳压供电和不间断电源；一仪器附近15m之内应有可安装计算机的工作用房室内环境
要求如下：
一应干燥、清洁、整齐，避免阳光直射，温度保持相对稳定；2
一应符合GB2887一1989中4.4、4.5、4.6的相关要求6仪器架设及软件
6.1仪器架设
61．1三角架
要求如下：
一应安装在平稳、坚固、水平的仪器架或水泥平台上；一标记符号“N”一侧对准磁北；一应有固定措施，以保证仪器在恶势关气条件下仍保持稳定。6．1·2　水平跟踪器　
要求如下：
一安装在三角架的顶部，跟踪器上标记符号“N”的一侧对准磁北；Qx/T 172—20
一通过调节三角架三个支脚的相对高度，确保水平跟踪器在360。范围内转动时始终处于水平状态。
6.1.3光谱仪
要求如下：bZxz.net
一安装在水平跟踪器之上，使光谱仪与水平跟踪器的电源开关在同一侧；一紧固其底部与水平跟踪器联接的四个螺丝；一光谱仪在360。范围内转动时始终处于水平状态；一周围如有围栏保护时，光谱仪石英窗底部应高于围栏高度。6·1·4信号线及电源线
连接要求如下：
一正确连接计算机、光谱仪、水平跟踪器之间的信号线和电源线；一正确连接光谱仪电源线中的火线、地线和零线；一仪器机壳通过专用的接地端子良好接地，接地电阻应小于4Q;一仪器室外电源线、信号线接入室内的计算机前，应有防雷装置。6·2软件
6.2.1功能　
要求如下：
一参数设置功能：具备对仪器运行参数、站点地理参数等的设置功能；一自动观测功能：具备对大气臭氧柱总量、臭氧垂直廓线反演和UVB等的观测功能；一仪器运行状态检测功能：具备对光学、电学、机械等部分的自我检测功能；一校准功能：具备对UVB光谱波长和辐照度绝对值等的校准功能；一数据管理功能：具备观测、检测和校准数据的采集、存储、处理等功能。6·2·2基本参数设置
要求如下：
Qx/T172—2012
一观测前应设置观测站点的名称、时间、经度、纬度、海拔高度及年平均气压等；一观测时制应是国际标准时间；一经度和纬度数值以度为单位设置，保留小数后三位有效数字，北纬为正，南纬为负，西经为正，东经为负。
7检查与维护
7.1标准传递与校准
Brewer光谱仪标准由一级、二级标准仪器组成。7.1.2一级标准仪器由世界气象组织(WMO)确定7.．1.3二级传递标准仪器应每两年和一级Brewer光谱仪进行比对。台站日常运行的观测仪器应每年与二级传递标准仪器进行比对和校准。7. 1.4　台　
7.2性能检测
要求如下：
一每天至少进行一次汞灯、标准灯、A/D电压输出、光电倍增管、跟踪系统等检测；一每周至少进行一次直接跟踪太阳的扫描检测、跟踪系统复位检测；一每两个月至少进行一次光阑马达计时检测、高压检测、光阑马达运行/停止检测、测微尺及二极管偏差检测、热检测等；
一每三个月至少进行一次50W的外部灯校准;每年至少进行一次1000W的外部灯校准。7.3检查与维护
7．3．1日常运行检查
要求如下
一遮挡情况：仪器进行测量时，应确保测量窗不被任何物体所遮挡；一跟踪状态：仪器能够准确地跟踪太阳或月亮；一石英窗和UVB罩的清洁程度：应清洁无尘；一仪器内部的干燥情况：相对湿度在30%以下；一时间：仪器时间与标准时间相差小于30s；一硬盘空间和通信状态：硬盘有足够的数据存储空间（大于20M/d），仪器和计算机之间应正常通信；
一仪器参数：各参数具体的变化范围见表2。表2仪器参数变化范围
仪器稳定性检测
波长校准
光电倍增管检测
机械系统检测
电学系统检测
R5的偏差在0~30,R6的偏差在0~15Hgcal Step是否在设定步长的±5步之内2 0ns~40ns
(对2~6的工作波长而言)比值为0.997~1.003十5V(二级电源板），为4.90V~5.10V7.3.2维护
要求如下：
Qx/T 172—20
一每日上午、下午应对仪器跟踪情况至少进行一次检查，发现跟踪不准确时应调节；一每日应对石英窗和半球形石英玻璃罩进行清洁，当发现内部有水汽凝结时应清除；一每两个月应对水平跟踪器内部的保护拉绳、转盘等进行检查，必要时应对转盘进行清洁。一每三个月应对螺旋测微器进行检查，必要时进行清洁。8报表填写
8.1一般规定
在每天观测工作结束后，应认真、准确、及时地填写观测月报表(式样见附录A）。8·2填写规则
填写规则如下：
一DS(O3）、DS(SO2）、ZS(O3）、ZS(SO2）、FM(O3）、FM(SO2）中的平均及偏差精确到小数后一位；
一DS(O3）、ZS(O3）、FM(O3)中的次数填写到个位，格式为有效次数/总次数一DS(O3）、DS(SO2)中的ETC填写四舍五入后的整数部分；一HH，为DS（O3）有效次数中间一次的测量时间，精确到小时；一AirMass精确到小数后三位；
一UVB积分、午时精确到小数后两位，其中午时为地方时正午前后一小时之间最大的UVB值；一标准灯检测栏：
TEMP:左上角填写标准灯检测中的最低温度值、右下角填写最高温度值；次数：标准灯检测的次数；
R1R6:填写标准灯检测中R1~R6的平均值，其中R5及R6右下角填写其偏差F1:填写前四位。
一汞灯强度：汞灯测试中温度最高的强度值取整，当有几个最高温度相同时选取强度最大的值填写；
一（A/D十5V)精确到小数后两位;一死时间中的HI和LO:分别填写光电倍增管死时间检测的最高值和最小值，精确到小数后两位；
一RUN/STOP最小及最大：填写的2～6的最小值和最大值，精确到小数后四位；一MIC步数：填写螺旋干分尺检测的步数值；一SI俯仰及方位：填写S指令的检测结果，即俯仰及方位补偿的偏差值；一SR:填写SR指令的检测结果，即跟踪器转动一周时步进电机的步长数；一仪器内部湿度巡视值：30%以下则填写“√”，超过30%则填写”×”；一天气状况：填写当日的天气现象，应符合QX/T48一2007的要求。9注意事项
有关注意事项如下：
Qx/T172—2012
一严格执行日常检查程序；
一计算机在进行数据拷贝或进行Hg、FR、SL、UM或UV测量时，不应中断运行程序，应等这些测量结束后再中断运行程序；
一当长时间（大于24小时)停电时，需将仪器内部的电池开关拨到OFF状态，来电后，再拨回原来ON的位置；
一在观测站点有雷暴天气出现时，应中断仪器工作，关闭并断开仪器电源；一在观测站点有雨、雪、大风、冰、雾、沙尘暴等天气现象出现时，严禁打开光谱仪外盖；一水平跟踪器内部转盘不应使用润滑油进行润滑；一清洁石英窗和半球形石英玻璃罩时，应使用柔软的专用镜头纸(或鹿皮），注意不要划伤；一确保水平跟踪器的保护开关处在“开”的位置，且内部保护拉绳没有断裂；一更换标准灯或汞灯时，严禁用手直接触摸灯泡；一密切注意每天的日常检测以及各参数的变化，任何异常的结果持续一周都应引起重视；一在运输光谱仪的光学部分时，应放入具有缓冲、减/防震、防潮等措施的专用箱内，随身携带，不可按行李托运;搬运时应避免碰撞和震动，轻拿轻放；一在运输跟踪器、三角架、通信线缆、仪器控制计算机及接口设备时，应放置在专用的箱体中，箱体的四周应有减/防震和防潮措施。6
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