Kipp&Zonen BSRN Scientific Solar Monitoring System - Manual (Page 6)

IV
Table of Contents
Acknowledgem ents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
Preface to the First Edition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II
Preface to the Second Edition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III
1.0 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Overall goals and purpose of the BSRN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Purpose and scope of the operations m anual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Specific objectives and research activities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.0 Sam pling Frequency and Accuracy Requirem ents for BSRN Stations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1 Sam pling Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.1 Sam pling Frequency of Radiation Measurem ents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.2 Sam pling Frequency of Ancillary Measurem ents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Uncertainty of Measurem ents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.1 Uncertainty in Radiation Measurem ents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.1.1 Direct Solar Irradiance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.1.2 Diffuse Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.1.3 Global Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.1.4 Reflected Solar Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.1.5 Downwelling Infrared Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.1.6 Upwelling Infrared Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2.2 Accuracy of Meteorological Measurem ents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3 Accuracy of Data Acquisition Equipm ent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3.1 Tim e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3.2 Data Acquisition System Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.0 The BSRN Site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1 Geographic Location of Site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1.1 General Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1.2 Horizon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1.3 Latitude, Longitude, Elevation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1.4 General site description for the Archive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2. BSRN Station Inform ation Docum ent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.1 General Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2.2 Site Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2.3 Station Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3 Instrum ent Exposure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4. Additional Station Requirem ents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4.1 Ease of Access . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4.2 Electrical Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4.3 Com m unication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.4.4 Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.5 Site Preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.5.1 Instrum ent siting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.5.2 Instrum ent platform s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.5.3 Cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.5.3.1 Signal cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.5.3.2 Electrical Cable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.0 Installation of Radiation Instrum ents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.2 Installation of pyranom eters and pyrgeom eters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.2.1 Pre-installation Checks and Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.2.2 Mechanical Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2.2.1 Ventilated housing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32