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數(shù)百年來，人們定期進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)和氣候?qū)W方面的氣象測量。但是，只有在完成中期和長期大氣條件的統(tǒng)計(jì)記錄之后，才可以對所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行評估和解讀。

現(xiàn)在，諸如地面、空中和海上交通等運(yùn)輸和通信的維系均離不開這些數(shù)據(jù)。它們主要通過對近地面大氣環(huán)境（邊界層）的測量和觀察收集而來。相關(guān)的主要?dú)庀髤?shù)包括：

·         風(fēng)速風(fēng)向儀

·         溫濕度傳感器  

·         氣壓
·         空氣濕度
·         降水量
·         霧度和空氣含量
·         太陽輻照度

這些參數(shù)也是空氣污染、雪崩預(yù)警、太陽模擬研究、可再生能源行業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、供配水、城鎮(zhèn)與區(qū)域規(guī)劃等方面的重要監(jiān)測數(shù)據(jù)。例如，氣體排放測量值的評估和解讀結(jié)果只可能與同時(shí)獲取的氣象數(shù)據(jù)相比對。

近地面大氣環(huán)境的結(jié)構(gòu)對地方氣候而言極為重要。了解太陽輻射量以及空氣的濕度和溫度，是評估空氣中污染物化學(xué)反應(yīng)的必要手段。

所有的氣象參數(shù)會(huì)在短期內(nèi)有所變化，通常由大氣環(huán)境內(nèi)的湍流導(dǎo)致。所有氣象參數(shù)都會(huì)直接或間接地受到太陽輻射的影響，最終形成典型的每日或每年趨勢。

為了能夠?qū)@些典型趨勢進(jìn)行評估，有必要根據(jù)某一特定時(shí)間段內(nèi)的實(shí)測值計(jì)算出平均值。對于某些氣象參數(shù)而言，其日循環(huán)周期容易理解。例如，溫度循環(huán)周期通常是一條簡單的曲線：在日出不久后呈現(xiàn)最小值，而在午后不久呈現(xiàn)值。一項(xiàng)氣象參數(shù)的年循環(huán)周期可通過每日測量確定。通常，某一氣候區(qū)域內(nèi)的平均年循環(huán)周期需要至少30年的測量才可確定。

當(dāng)然，氣象測量需要在室外進(jìn)行。這意味著，傳感器和相關(guān)電子設(shè)備的設(shè)計(jì)必須能夠耐受當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，而不同區(qū)域可能存在氣候條件，例如從沙漠到南極洲。

在近地面大氣環(huán)境中，輻射值的時(shí)空特性受地表特性的影響。在任一特定位置上，對所接受輻射量影響的因素包括：

·         地球上的位置
·         日期和時(shí)間
·         降水量（云、霧、雨、雪）
·         地平線收縮（視場）
·         空氣污染（氣溶膠和各類氣體）
·          反照率

鑒于上述各種物理效應(yīng)，有時(shí)在許多應(yīng)用領(lǐng)域還不足以僅測出測量位置周圍的“總輻射量”。同時(shí)，還有必要測出僅由太陽發(fā)出的“直接輻射”和/或“漫射輻射”（不直接來源于太陽）。此時(shí)，還需保持短波和長波中入射輻射與逸出輻射之間的“輻射平衡”。

太陽輻射在到達(dá)地面之前會(huì)受到大氣及其物理特性的影響，基本參數(shù)是不同波長范圍內(nèi)的吸收率。不同表面的反射特性各有差異，例如水、冰、雪、石頭、草、農(nóng)作物或林地等，均會(huì)對反照率產(chǎn)生影響。

測量時(shí)必須考慮到不同的波長范圍以及大氣和地表面的特性，這就要求必須研制出特殊的傳感器，以適用于個(gè)別非常復(fù)雜的測量任務(wù)。