多普勒测风声雷达

本文简要地介绍了多普勒测风声雷达的基本原理和探测方法。指出用锁相技术可以较精确地测量多普勒频偏值。根据声雷达观测资料计算了水平风速、风向和垂直风速,并与325米气象塔上直接测量的仪器进行了比较。结果表明,两种方法测量的水平风速、风向的平均值比较接近,声雷达测量的垂直风速比塔上直接测量的结果略有偏高。用声雷达测量的水平风速、风向和垂直风速的方差都比直接测量的大。 我们用多普勒测风声雷达的连续观测资料,计算了垂直风速谱,得到了在对流边界层中垂直速度谱随高度的分布规律。在一定的频率范围内(低频部分)得到了功率谱fP(f)ocf~(+1)的规律,并将240米高度上用声雷达测量的垂直速度谱和直接测量的垂直速度谱进行了比较。     

稳定大气边界层中风向脉动的特征

本文对稳定大气边界层中风向脉动的特征进行了讨论。用美国波德大气观测台(BAO)气象塔上超声风速仪的观测资料,计算了三种不同稳定大气结构条件下垂直风向σ_w/U和横截风向σ_v/U随时间的变化。结果表明σ_w/U和σ_v/U随平均时间的变化分别与垂直风速和横向风速的能谱分布有关。σ_w/U和σ_w/U随平均时间变化的峰值与能谱峰值的时间尺度相当。 在重力内波的情况下,边界层大气中往往伴随有风向切变。由于稳定大气边界层的结构十分复杂,通常,风向脉动参数和Ri数及高度之间无简单规律。只有在一层逆温时,在风速和Ri数均随高度增加的情况下才有一定的简单关系。     

利用机场天气情报计算大气边界层下部垂直风切变的一种方法

本文介绍利用机场天气情报，考虑气层厚度、地转风速Vg、下垫面的性质、温度层结、平流性质和气层相对于地面的高度，根据下垫面高度上的地转风速、风向和850hPa高度上的地转风速、风向，给出了计算大气边界层下部垂直风切变的一种方法。并对该计算方法的误差进行了讨论。     

利用机场天气情报计算大气边界层下部垂直风切变的一种方法

本文介绍利用机场天气情报，考虑气层厚度、地转风速Vg、下垫面的性质、温度层结、平流性质和气层相对于地面的高度，根据下垫面高度上的地转风速、风向和850hPa高度上的地转风速、风向，给出了计算大气边界层下部垂直风切变的一种方法。并对该计算方法的误差进行了讨论。     

深圳气象梯度塔与测风激光雷达观测对比分析

为了更好的了解WindView 10多普勒风廓线激光雷达的准确性,2017年7月在深圳石岩气象综合观测基地进行了一次成功的风速风向观测对比试验(时间为2017年7月20—30日),利用356 m气象梯度塔与测风激光雷达测得的风数据进行了不同时次和不同高度(40、80、100和150 m)的对比,结果表明:梯度塔和雷达在300 m以下高度范围内风速风向的观测结果比较一致,各层风速风向结果的标准差、最小最大值、均值、中位数都非常接近。风速的均值偏差最小为-0.000 09 m/s,标准差偏差最小为0.002 63 m/s,风向均值偏差最小为0.169 83°,标准差偏差最小为-1.304 83°。4层高度风速风向的相关系数都很高,风速的相关系数普遍在0.95以上,风向由于360°的过零问题导致相关系数较低,但也普遍大于0.75。同时,激光雷达测得的风速均值普遍小于梯度塔,风向均值在低层小于梯度塔,在高层则偏大。验证结果表明,该型多普勒测风激光雷达是一款观测结果可靠的低层大气风廓线测量仪器。     

深圳风廓线雷达与气象梯度塔对风速观测的对比分析

为更好地了解风廓线雷达低层风速观测的准确性,利用356 m气象梯度塔和风廓线设备在深圳石岩气象综合观测基地进行了一次成功的风速观测对比试验(时间为2017年6月1日—8月15日)。试验对两种探测设备测得的风速资料进行了不同时次和不同高度的对比,结果表明:由两种手段获得的所有4层(100、160、300和350 m)匹配高度上风速平均值一致性很好,30 min相关系数在0.6以上,风廓线雷达探测的风速相对偏小。使用矢量法对4层高度上的风向资料进行平均,得到风向的30 min和日平均值,两者的相关系数都在0.75以上。6月12—13日"苗柏"台风影响深圳期间,两者的风速风向变化趋势一致,较好地刻画了台风的变化过程。     

天津塔层风切变的研究

根据天津气象铁塔１９９０－１９９２年冬季８个月的风速、风向、温度等资料的分析，得到了天津２５０ｍ以下边界层中风切变的若干特征，如风垂直分布幂次律中指数ｐ的时空变化及频数分布，各层各时段风切变的频数分布，风切变与温度梯度、稳定度的关系。这些特征有助于对城市下垫面塔层中风垂直分布的了解。还分析了冷锋过境前后风切变及温度状 的分布情况。     

自记风预审经验点滴

1　把好复算校对关首先对自记风向风速和日最大风向风速进行全面仔细地复算 ,注意日最大风速和各正点风速的比较 (日最大风速≥各正点风速 ) ,风速尾数是否是 0、3、7,对于缺测、仪器故障等特殊情况的处理是否符合规范规定 ;其次互校自记纸和报表。2　与 4次定时风向风速进行比较一般自记纸上整理出来的 1 0分钟平均风速和最多风向与相应的2分钟风向风速差别不会太大。在仪器无故障和自记钟走时正常的情况下 ,1 0分钟内最多风向和定时风向差别应在± 45°以内 ,一般正点前 1 0分钟内的 5个风向中应至少有 1个与 2分钟的风向相对应。如超过 4…     

非单一水平均匀下垫面空气动力学参数的确定

文章介绍了一种利用单一高度风速、温度湍流资料确定空气动力学参数的方法。该方法无须进行风速廓线的测量，可以应用于非单一水平均匀下垫面和非中性层结，避免了主观性。用该方法计算了北京城市北部边缘325 m气象塔附近的零值位移d和地表粗糙 z0。结果表明:该处下垫面零值位移d和地表粗糙度z0与风向有很强的依赖关系，与气象塔周围的城市建设相对应。     

多普勒声雷达测风与直接测量仪器的观测比较

文中对多普勒声雷达测风和325 m铁塔上风速、风向仪及超声风速仪的测量值进行了观测比较。结果表明,当信噪比大于1时,两种方法测量的平均风速、风向的相关较好,风速、风向廓线较为接近;声雷达测量的垂直风速平均值和均方根差比超声风速仪的测量值略偏大。这与国外进行的观测比较结果一致。 需要指出,声雷达和直接测量仪器的观测比较中存在一定差异,特别是对比每一次的观测值就可以看出,在某些情况下还存在明显差异。进一步分析声雷达测风产生偏差的原因,对误差做出合理的订正是十分必要的。     

区域自动气象站风向风速传感器检测仪设计与应用

为了解决区域自动气象站的风向传感器、风速传感器的检测难题,设计出一种新型便携式风向风速传感器检测仪。该检测仪通过上位机软件和单片机来实现智能检测和控制等功能,工作时由单片机对步进电机驱动器编程可控制步进电机的精确定位,进而精确控制风向传感器的转动角度或风速传感器的转动速度,将传感器输出值与步进电机的标准值进行对比,最终实现自动化检测风向传感器、风速传感器计量性能的目的。通过与现有检测方法对比,结果显示其精确度更高,稳定性更好;该检测仪体积小、重量轻、操作简单便于携带、集合了风向检测功能和风速检测功能;能有效地解决野外区域自动气象站的现场检测难题。     

一种简易恒温加热防冻结装置在三穗国家基准气候站的实践应用

低海拔地区冬季由于凝冻常常会使风向风速传感器冻结,造成风要素资料失真或监测数据缺测,影响数据可用性,造成气象数据历史延续空白,导致无法弥补的历史数据损失。该文利用三穗县国家基准气候站2008—2020年冬季逐日、逐时、逐分钟风向风速、气温、相对湿度以及降水等地面气象监测资料,详细分析冬季冰冻期间风向风速缺测时段的气温、相对湿度、降水等相关信息,找出风向风速冻结与气温、相对湿度、风速大小的对应关系,从而判定风向、风速易冻结的气象要素阈值,采用USB碳纤维发热片,科学搭建低压加热方式,确保风向、风速传感器设备加热时不被灼伤受损,ZQZ-TF风向、风速监测资料连续可靠。     

地面气象观测站自动检测系统研究

为了解决目前的计量检定标准设备和方法不适于地面气象观测站仪器,检测的自动化水平及工作效率低等矛盾,研究设计了地面气象观测站自动检测系统,特点是将地面气象观测站的温度、湿度、大气压力、风速风向和降水等传感器和地面气象观测站的数据采集器分开进行性能的自动检测.传感器自动检测系统采用多通道设计,可同时进行多个传感器的自动检测并自动输出检测结果.数据采集器自动检测系统可以对气象台站使用的各种不同的地面气象观测站数据采集器系统进行性能测试.文章所设计的地面气象观测站自动检测系统提高了地面自动观测仪器的检测效率,确保了各台站的地面气象自动观测仪器观测数据的准确可靠.     

自动气象站常规传感器现场检测系统设计

设计了一种适合自动气象站常规传感器现场检测的系统,主要介绍了传感器信号采集电路和基于测试数据分析的传感器故障判断方法。在温度、湿度和气压传感器的测试中引入经实验室检定的传感器作为标准器,与待测传感器在同环境下同步测试,经统计学分析实现待测传感器的4种工作状态自动分类;分析风向传感器输出格雷码的码位关系,设计9个不同于计量检定规程的特定测试方位,实现对全部输出码位的检测;在风速和雨量传感器的现场检测中模拟实验室检定流程,达到准实验室检定效果。该成果已应用于广东省气象装备一线保障中,性能稳定,满足保障业务需求。     

自动与人工观测数据的差异

该文概述了造成自动观测与人工观测数据差异的各种原因，其中包括仪器的测量原理与观测方法不同，观测时间和空间不同，采样方式与算法不同，观测时次不同等等。通过对比分析基本气象要素，如气压、气温、地温、风向风速、降水、湿度等的两种观测数据，认为自动气象站的观测结果更接近大气中的实际情况。自动站对气压、气温和风向风速的观测有明显的优势，但在雨量累计量的测量和高温高湿下的湿度测量效果不理想。     

Mobile Measurement System for the Coupled Monitoring of Atmospheric and Soil Parameters

The atmosphere-soil measurement system being an automatic weather station with the coupled set of soil sensors is described. It is used for measuring the profiles of soil temperature and surface soil moisture and for the synchronous measurements of air temperature and air humidity at the height of 1 and 2 m, wind speed and wind direction, amount of precipitation, and snow depth as well as of soil-water conductivity. Special software combines all sensors of the system into a single environmental monitoring system. The example of using measurement data for assessing the spatiotemporal dynamics of climate parameters is provided for contrasting landscapes of the Repubiic of Buryatia (eastern Baikalia and southern Vitim Plateau).     

A field version of the AMK-03 automated ultrasonic meteorological complex

In this paper, a new field version of the automated ultrasonic meteorological complex AMK-03 is described. This complex is intended for measuring instant values of the main meteorological variables, such as air temperature, horizontal and vertical components of the wind speed and direction, relative humidity, and atmospheric pressure. These data are obtained and processed with 40 Hz sensors and then accumulated in a logger. In this complex, data acquisition via eight extra sensors (including soil and/or water temperature sensors) is foreseen. The data are recorded onto changeable flash cards (whose capacity is at least 256 Mb). To the logger data decoding and processing, special software is developed. The complex is supplied with batteries that provide its autonomic operation for at least 96 hours. Together with its transportation case, its weight does not exceed 19 kg. The AMK-03 complex has been registered in the State Register of the Measuring Instruments of Russia.     

洱海盆地水面与地面气象要素变化特征的比较

依据大理国家气候观象台在洱海湖中建立的自动观测系统以及大理国家基本气象站观测资料,对2008至2009年的风、温、湿、压、降水要素的日变化和季节变化特征进行了对比分析。结果表明：受局地复杂地形和洱海的影响,洱海盆地近地层常年存在湖陆风、山谷风、峡谷风三者叠加效应引起的局地环流。水面盛行风向白天以东南风为主,夜间以东南风和西西南风为主,而地面白天以东东南风为主,夜间以静风和西西北风为主。年平均风速小,水面为2.9m/s,地面为2.4m/s。水面年平均气温为16.8℃,而地面为16.0℃。两观测点气温、相对湿度、气压均表现出明显的日变化特征,水面气温、相对湿度出现极大值和极小值的时间均比地面晚。全年降水多集中在5—10月。     

自动气象站风速现场校准量值溯源及传递方法试验

现阶段自动气象站风速现场校准量值无法进行溯源,从而导致风速现场校准数据的准确性和可靠性得不到保证。究其原因,是由现行的现场校准方法和现场校准设备工作原理决定的。为了解决这一问题,使用"量传"风速传感器和叶轮风表进行中间数据传递,在校准时用叶轮风表作为校准的标准设备,并利用了三杯式风速传感器的线性特点,把台站风速传感器的现场校准量值溯源到了大型风洞皮托管上,并且通过大量试验证明了该方法的正确性,为新的自动气象站风速现场校准规范制定和校准设备的完善提供有力的理论依据。     

ZQZ TF型风传感器冻结故障自动检测装置设计

近年来我国大部分地区在冬、春两季多遭受冻雨灾害,自动气象站的风向风速传感器容易因冻结而无法正常工作。针对冻结故障的实时检测问题,本文设计了一种基于ZQZ-TF型风传感器的故障自动检测装置。该装置通过检测风传感器的工作电压和工作电流,实现对传感器实时状态的监控。同时,结合具体的故障诊断算法,能够快速判断风传感器是否被冻结。系统的核心硬件电路、软件算法可分别集成在自动气象站风向风速数据采集电路和嵌入式软件中,具有结构紧凑、操作简单的特点。经验证,该装置能够实时检测风传感器冻结故障,且工作稳定,检测精度高。