松林冠层大气湍流结构观测研究

为了更好地了解大气与物质和能量交换，用二层三维超声风速温度仪测量了重庆市郊松林风速和温度脉动值。采样速率为每秒１次和１１次，数字量记录。计算了湍流动最通量和热通量的日变化，以及湍流风速的统计量和功率谱。结果表明，冠层上动量通量向下传输，而冠层内大多向上传输；冠层内湍流风速ｕ的三阶矩平均值大于零，ｗ的小于零；冠层上无因次湍流风速分量ｕ，ｗ标准差和无因次湍流动能耗散率与局地Ｍｏｎｉｎ－Ｏｂｕｋｈｏｖ长     

超声风温仪测温的误差订正

利用同步进行的风速、温度、湿度湍流观测资料,对超声风温仪温度测量结果作了水平风速和湿度的订正。结果表明:由于超声风温仪测温受空气湿度和水平风速的影响,对其作相应的订正是十分必要的。|z/L|＜1时,湿度和风速对超声风温仪温度方差和感热通量测量值所引起的误差是不可忽视的。而在|z/L|＞1区间,仅计入湿度影响,已够精确。对于温度谱密度,当nSθ(n)/σ2θ低于0.01时,有一高频的噪声频率阈值,高于此频率,nSθ(n)/σ2θ与无因次频率f呈+1次幂关系。     

恶劣气候对超声换能器声场影响的仿真分析

压电式超声风速传感器相对于传统的机械测风仪器具有更高的精度和可靠性,但实际使用过程中,一些地区户外气候环境复杂,当遭遇恶劣天气时会对超声换能器发出的辐射声场造成影响.利用COMSOL有限元分析软件针对压电式换能器在已知半径的球型区域内声场分布进行模拟分析,通过改变换能器与空气耦合的边界条件,模拟了暴雨和沙暴两种恶劣天气...     

CSAT3三维超声风速仪观测资料质量检验

利用江西省永修县吉山铁塔50 m处CSAT3三维超声风速仪和常规仪器的风观测资料,以及铁塔附近气象观测站同期降水资料,通过对比分析,检验了超声风速仪水平风观测资料质量,还考察了降水(降水强度大于3 mm/h)对观测资料质量的影响。结果表明:超声风速仪观测的水平风速的数值和演变趋势与实际基本一致;超声风速仪观测的风向方位和高频区分布与实际基本吻合。降水期间,风速和风向观测结果与实际仍然一致,降水对超声风速仪的水平风观测资料质量影响不大。     

三维超声风速仪观测中风向角计算方法

在对三维超声风速仪观测资料处理中,风向角的计算具有一定的技巧性。根据三维超声风速仪自身观测坐标系统与地理坐标系之间的差异,推导出计算地理坐标系下风向角的一种方法,为超声风观测资料的处理和应用提供借鉴。同时利用锡林浩特国家气候观象台2008年全年通量观测资料对风向角进行了计算,并与台站统计资料进行了对比,结果表明两组数据无论从风向角分布趋势还是从相关性来看,均非常吻合（相关系数为0.97）,从而证明了该方法的正确性及可应用性。     

大气边界层物理研究进展

本文总结了近4年来(2009～2012)中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室在大气边界层物理理论、观测实验、数值模拟和超声风速温度仪等仪器研制领域的主要研究进展,并对未来几年内大气边界层物理的发展方向提出了一些建议.     

唐古拉地区超声雪深传感器SR-50监测研究

利用2004年5月以来超声雪深传感器SR-50在青藏高原唐古拉综合监测场获取的实时积雪资料和相关气象数据,评估了SR-50在青藏高原积雪监测中的性能和作用,并对青藏高原腹地多年冻土区积雪变化特征进行初步分析。结果表明:超声雪深传感器SR-50对不同时间尺度的地表积雪过程均有较好的监测能力。监测数据清晰地显示唐古拉地区地表积雪深度在夜间相对稳定、在日间迅速降低的特点。唐古拉地区平均年积雪日数为82 d,各月均有地表积雪出现,但夏季的地表积雪较少且持续时间很短。该地区地表积雪总体上呈厚度较薄、消融较快、持续时间较短的特点。2005—2008年该地区瞬时最大积雪深度为22 cm,日平均积雪深度小于5 cm日数占总积雪日数的71.58%。     

自制铂丝温度脉动仪与超声风温仪温度脉动观测的对比研究

本文利用１９９２年８月进行的ＨＥＩＦＥ仪器比较实验的湍流资料，给出了自制铂丝温度脉动仪与超声风温仪进行温度脉动观测的水平比较及分析。结果表明：（１）总体上，两种探头测定的温度脉动方差和相应的温度通量一致性良好，但随着稳定度增强，超声风温仪测定的σｔ略低于铂丝值；温度谱的比较表明，因观测高度较低，超声路径平均效应引起的高频削减已起作用。（２）超声风温仪测定值的修正量显著小于前人的报导，除湿度低、地面     

超声测风传感器在回路风洞中的测试

超声测风仪因启动风速小、无转动部件、不破坏风场、测量精度高等特点,适用于多种行业的测风需求。超声波测风的相关检定规程当前在国内尚未正式制定。本文借鉴风杯检定规程所选择的风速测试点,在HDF-720低速回路风洞中,对超声测风仪在不同角度下进行了测试数据统计分析。结果表明:超声测风仪可以安装在工作段面较大的风洞中进行测试,由于超声探头存在阴影效应,对于同一风速,不同角度上的测量结果稍有差异,而且不同风速对应的差异也不同。利用超声测风仪进行风速实时测量时,必须结合上述测试分析,按照超声传感器的安装角度,对测量值进行相应修正。     

多普勒激光雷达探测台风“利奇马”边界层风场精度分析

多普勒激光雷达在台风等强天气背景下的探测能力亟待研究,为此将多普勒激光雷达与70 m测风塔超声风温仪在同址同高度探测台风“利奇马”影响期间的边界层风场数据进行对比,并分析多普勒激光雷达的误差分布以及变化情况。结果显示:在高度70 m上,两者的水平风速、风向相关系数分别为0.97和0.99,垂直风速的相关系数为0.36。以超声风温仪为参考值,激光雷达水平风速、垂直风速和风向均方根误差分别为1.06 m/s、0.46 m/s和17.10 °。深入研究表明:降水对多普勒激光雷达测量水平风速和垂直风速误差均有一定影响。当激光雷达信噪比大于2 000时,各参量的误差与信噪比呈负相关关系。研究表明多普勒激光雷达至少可以较好地刻画台风环流内的水平风场结构及演变,可应用于台风外围环流影响下(即较弱降雨条件下)边界层风场的高分辨率探测和研究。      

饮用水中三种痕量卤代甲烷的超声辐照处理

以饮用水中痕量氯仿、四氯化碳和一溴二氯甲烷3种卤代甲烷为目标化合物,采用超声辐照技术研究它们在不同条件下的去除效果.结果表明,3种卤代甲烷的超声降解遵循准一级反应动力学模型,超声辐照1 h后的去除效率与速率常数均按氯仿、一溴二氯甲烷、四氯化碳的顺序递增,分子的疏水性对3种卤代甲烷的降解效率有显著影响.超声强度越大,饮用水中的痕量卤代甲烷去除效果越好.超声辐照后自来水的pH值降低很小,进一步论证超声技术应用于饮用水处理的可行性.在敞口容器中,超声波辐照对水样中的卤代甲烷同时存在着降解与吹脱作用,根据超声空化理论,提出可能的超声吹脱机理.     

北京城郊近地层湍流实验观测

本文利用两台FA-11超声风速温度仪于1992年3月到４月间在北京325 m气象观测塔47 m和120 m两个高度观测到的风速三个正交分量以及声虚温的湍流脉动资料，计算和分析了北京城郊粗糙下垫面近地层湍流特征量及其日变化，无量纲垂直速度和声虚温的方差随稳定度的变化，风速分量和温度的归一化湍流能谱以及动量和热通量的互谱及其随稳定度的变化。并且与平坦均一下垫面近地层湍流观测的结果进行了对比。     

降雨强度对激光雷达测风精度的影响研究

多普勒激光雷达在大气、环境以及风能等领域得到越来越广泛的应用，但对于复杂天气下多普勒激光雷达的适用性仍然有待深入研究。为此本研究采用2020年8—10月期间位于福建三沙的地基多普勒激光雷达与边界层高塔所搭载的超声风温仪观测的风场数据进行对比，发现多普勒激光雷达在水平风速、风向方面具有稳定的高精度探测性能，与超声风温仪之间相关系数达到了0.948和0.984。相比之下，激光雷达垂直风速的探测误差较大，与超声风温仪之间相关系数仅有0.353。研究发现，降雨强度与激光雷达垂直风速误差呈正相关关系，强降雨下垂直风速偏差最大可达到9 m/s。     

雨量计自动校验仪设计

雨量计是气象、水文、农业等部门观测降水量的重要仪器,新生产的雨量计以及使用中的雨量计都需要进行校验以确保其精度和可靠性.目前利用手工校验的方法不方便且精度难以保证,针对这一情况,设计了一种便携式雨量计自动校验仪.该仪器利用超声波实时检测当前液位进而控制步进电机自动调节流速、流量,保持水流量的均匀.利用软件可设置不同的雨量来模拟实际的降雨,最后通过对比雨量计读数看其是否符合精度要求.系统选用了高频的超声波传感器,处理器计时频率达到50MHz,提高了测量的精度.     

大气边界层物理与大气环境过程研究进展

总结了近5年来中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室(LAPC)在第二代超声风速温度仪研制、城市边界层研究、复杂地形大气边界层探测与数值模拟、湍流机理研究、大气污染模式发展与应用等领域的主要进展,其中,第二代超声风速温度仪的野外对比测试结果表明其主要性能完全达到了国际先进水平;北京城市化发展使得北京325 m气象塔周边近地面流场已经具备了典型城市粗糙下垫面的流场特征,近地面夏季平均风速呈现非常明显的逐年递减趋势;北京沙尘暴大风时期湍流运动主要是小尺度湍涡运动,而大风的概率分布偏离高斯分布,风速较大的一侧概率分布呈指数迅速衰减,大风中风速很大的部分具有分形特征;珠穆朗玛峰北坡地区两次综合强化探测实验是迄今为止在青藏高原大型山地中实施的针对山地环流和物质／能量交换最为全面和连续的大气过程探测实验;白洋淀地区的观测研究表明,非均匀边界层具有一般边界层不具备的特点,无论是边界层结构还是湍流输送方面,水、陆边界层之间存在一定的差异,凸显其地表非均匀性的作用;为了解决不同尺度、不同类型的大气污染问题和实际应用,研制或发展完善了多套大气污染模式系统,包括全球大气化学模式、区域大气污染数值模式、城市大气污染数值模式和微小尺度(如街区尺度)范围内污染物输送扩散模式。     

基于小波包变换的EMD算法在超声信号处理中的应用

提出基于小波包变换的EMD算法,并将其应用于超声回波信号去噪.对于采用EMD分解含高斯白噪声的超声缺陷信号存在模态混叠的问题,首先用小波包变换对信号作预处理,再对信号进行EMD分解,最后重构出有用的缺陷信号.实验结果表明:该方法不仅具有很好的消噪效果,而且重构的缺陷信号的波形失真度小,有利于对信号做进一步的定量分析.     

WMT52超声风传感器与EL15A风传感器野外探测资料对比分析

WMT52超声风传感器是“陕西省应急气象服务系统”MAWS80便携站使用的风传感器,用来实时采集出现气象灾害、环境污染、森林火灾等突发事件或重大社会活动现场的风速、风向数据。目前,陕西气象业务使用EL15A风传感器采集的风速、风向探测数据。