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天气选项

天气选项卡定义了 SunSolve 产量模拟的环境条件。 天气文件在每个时间步提供时间序列气象数据——辐照度、温度、风速,以及可选的大气参数。 SunSolve 从这些数据中推导出太阳位置、太阳光谱和大气条件,这些都输入到主要求解算法中。 选项面板控制这些量的计算方式,包括太阳位置算法、光谱模型的选择,以及大气参数的任何覆盖。

天气选项卡分为三个可折叠面板:选择选项图表


选择天气文件以提供模拟的时间序列气象数据。

位置 — 按地理位置筛选可用天气文件列表。如果某个位置只有一个天气文件,则会自动选择。

天气文件 — 从所选位置的可用天气文件中选择。当选择天气文件时,SunSolve 会自动:

  • 将模拟日期范围设置为天气文件的完整范围
  • 检测观测时段定义(时段开始、中间或结束)
  • 检测文件是否包含太阳位置数据(天顶角和方位角)
  • 更新站点纬度、经度和海拔

日期范围选择器将模拟限制在天气文件时间跨度的子集内。选择器以当地法定时间显示日期。

开始和结束日期都必须在所选天气文件的范围内。


选项面板分为两组设置:太阳位置入射光谱的确定(包括大气覆盖)。

确定每个时间步时太阳在天空中的位置如何计算。

计算方法 — 选择:

  • 计算(默认)— 使用选定的算法从站点坐标和时间计算太阳位置。这将显示下面描述的其他设置。
  • 从天气加载 — 直接从天气文件读取太阳天顶角和方位角。不显示其他算法选择。

设置为计算时,将出现以下子选项:

矢量 — 用于确定无大气折射太阳位置的算法。各算法详情请参阅太阳矢量模型

算法说明Blanco-Murial (2001), 默认。精度和速度的良好平衡。Reda and Andreas (2004), 最准确(公元前2000年至公元6000年±0.0003°)。Michalsky (1988), 经典算法。Walraven (1979), 较早的公式。Spencer (1971), 简单, 较低精度。ASCE (2012), 美国土木工程师学会标准。PVSyst, PVsyst 软件实现。

折射 — 调整计算的太阳位置以考虑大气折射(光通过大气弯曲)。请参阅大气折射模型

算法说明无, 默认。无折射校正。Reda and Andreas (2004), 最准确。需要气压和温度。Zimmerman (1981), 较早的折射模型。

太阳时间 — 用于将 UTC 和法定时间转换为当地太阳时的算法。

算法说明Reno (2012), 默认。Blanco-Murial (2001), 与 Blanco-Murial 矢量算法匹配。PVSyst, PVsyst 软件实现。

有关太阳位置算法的完整描述,请参阅太阳位置模型

这些设置控制在计算太阳位置时如何解释天气文件中的观测时间戳。有关观测时段和时间偏移如何影响太阳位置计算的详细说明,请参阅时间步长

时间戳定义 — 覆盖天气文件定义的观测时段。启用复选框以选择以下之一:

  • 时段开始 — 时间戳标记测量间隔的开始。
  • 时段中间 — 时间戳标记测量间隔的中点。
  • 时段结束 — 时间戳标记测量间隔的结束。
  • 瞬时 — 测量恰好在时间戳处适用(时段长度为零)。

未勾选时,使用天气文件元数据中的观测时段。

时间偏移 — 仅在时间戳定义设置为瞬时时可用。指定辐照度测量与报告时间戳之间的偏移(以小时为单位)。范围:−12 至 +12 小时。

控制每个时间步如何确定太阳光谱。

模型描述计算, 默认。基于大气条件使用 SPECTRL2(晴空)和 Ernst 2016(多云)的物理模型。始终 AM1.5g, 标准全局参考光谱(ASTM G173-03)按每个时间步的辐照度缩放。始终 AM1.5d, 标准直射参考光谱(ASTM G173-03)按每个时间步的辐照度缩放。始终 AM0, 大气外光谱按每个时间步的辐照度缩放。

选择计算时,下面描述的大气覆盖部分将变为可用。

当光谱计算模型设置为计算时,SunSolve 使用大气参数在每个时间步确定太阳光谱。默认情况下,这些值来自天气文件,但每个参数都可以用适用于每个时间步的常数值覆盖。

每个覆盖遵循相同的模式:启用复选框以激活覆盖,然后输入值。取消勾选复选框时,使用天气文件值(如果天气文件不包含该参数,则使用默认值)。

每个参数的覆盖优先级为:

  1. 用户覆盖 — 在 UI 中输入的值(如果复选框已启用)
  2. 天气文件 — 每个时间步的天气文件值(如果存在)
  3. 默认 — 内置的后备值
参数单位默认描述

可降水量, cm(或 mm), 1.4164 cm, 大气中的总柱水汽。如果天气文件中没有且未设置覆盖, 当相对湿度和温度可用时从中计算。

500 nm 气溶胶光学厚度, (无量纲), 0.084, 500 nm 处的气溶胶光学厚度, 大气浑浊度的度量。臭氧, atm-cm, 0.3438, 总柱臭氧。大气压, mbar(或 Pa), 1013.25 mbar, 地表气压。远场反照率, %(或分数), 20%, 光谱计算中使用的地面反射率。

这些大气参数输入 SPECTRL2 和 Ernst 2016 光谱模型,分别计算晴空和多云光谱。 有关这些参数使用方式的详细描述,请参阅太阳光谱

有关每种大气成分具体影响的更多详情,请参阅大气对光谱的影响

将所有大气参数保持默认值的计算模式不会产生与始终 AM1.5g 相同的光谱。有两个关键区别:

  1. 空气质量随太阳位置变化。 在计算模式下,光谱形状在一天和一年中随太阳天顶角变化的空气质量而变化。始终 AM1.5g 使用固定的光谱形状,按每个时间步的辐照度缩放,不考虑太阳在天空中的位置。
  2. 反照率不同。 AM1.5g 参考光谱(ASTM G173-03)使用 SMARTS 模型生成,采用波长相关的地面反照率(LightSoil 表面类型)。在计算模式下,SunSolve 使用 SPECTRL2,它应用单一的波长无关反照率值,默认为 20%。两种方式在大小和波长依赖性上都不同,这影响漫射光的光谱形状。

图表面板显示所选天气文件数据在选定日期范围内的时间序列图表。当天气文件选择或日期范围更改时,图表会更新。