旋转式风敏元件的静特性

目前广泛使用的风敏元件,绝大多数仍然是风杯式叶轮和螺旋桨叶轮。因此,本文仅就风杯和螺旋桨的静特性做些介绍。 一、风杯的静特性 图1为四杯式叶轮在速度为V的气流中的瞬间位置示意图。为了便于讨论和计算,设杯子中心旋转的线速度为v=ωr,其中r为杯子中心的旋转半径,ω为角速度。杯子跟气流的相互作用,和一个其方向与矢量ωr方向相反的气流的作用是等价的。相对速度U,是矢量V和-v的几何和,即     

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。     

风

风的观测不同于温度和气压的观测,它需要测定两个数值:风向和风速。靠近地面的风速随高度增加得很快。风向、风速都容易受建筑物、树木和其他障碍物影响。因此,难以从观测点上获得能代表周围几英里范围内气流情况的风的测值。 过去,风向是用风标测量的。风速(原文:气流经过观测点的速率)是按照风推动小螺旋桨或由绕垂直轴旋转的三、四个风杯的转率而测量得的。风有阵性,在几秒钟之内,无论是     

地转气流中的重力惯性内波

本文用一个一维线性的二层模式,分析了地转气流中重力惯性内波的动力学性质。讨论了重力惯性内波的不稳定性、相速度和群速度后,指出: 1)当地转风速大于重力内波波速时,某些尺度的重力惯性内波可以产生不稳定性,这种不稳定性可以用来解释某些中系统的发展。 2)某些波长的重力惯性内波,它的群速度可以大于相速度;因此在某一地区有中系统发展时,它的能量可以很快地传到下游,而在某下游产生新的系统。     

水柱高度——相当风速便查表的计算方法

测定风洞的流速,一般采用风速管或静压孔与差压表连结组成的测速装置。通过测其压强差求取流速,而压强差又通过差压表的液柱高度来体现。水柱高度——相当风速便查表就是根据差压表测的水柱高度来查出气流速度而编制的。由于已印出的“便查表”在使用时有时需要校对,现将“便查表”的计算方法作一简单介绍。 从流体力学得知,不可压缩的气流的速度可用它对于物体的动压强(P动)来表示。按柏努利方程:     

两种垂直风廓线的对比及应用Ⅱ:不同降水条件下风廓线特征

利用2013年重庆多普勒天气雷达(SA)和风廓线雷达(TWP8-L)观测的垂直风廓线数据,对晴空、弱降水、一般性降水和强降水四种不同天气条件下垂直风廓线特征及其演变情况进行了分析。结果表明:(1)风廓线雷达的探测高度随降水增加逐渐增加;(2)晴空天气条件下,边界层(1 km以下)风向存在明显的日变化,夜间以偏东气流为主,白天以偏南气流为主,高空(3 km以上)为一致的偏西气流,风速较小;(3)弱降水天气条件下,边界层风向以偏东气流为主,相对较为杂乱,高空与晴空一致,中高层(1~3 km)以偏南气流为主;(4)一般性降水天气条件下,低层与弱降水较一致,而高空出现较一致的西南气流,有利于水汽输送,同时垂直切变具有较好的单一方向性,较有利于对流的发展和维持;(5)强降水天气条件下,风廓线雷达和多普勒雷达观测的垂直风廓线较为一致。降水前期风向随高度的增加逐渐由偏东气流转为偏西气流,有利于对流的触发;降水期间风切变具有很好的单一方向性并在中低层出现低空急流区,有利于对流系统的维持,同时西南气流厚度加深,也有利于水汽的输送;降水结束期风速减小,中低层风向也逐渐转为偏北气流,对流系统逐渐消亡。     

基于北斗反射信号的支持向量回归机海面风速反演研究

随着全球导航卫星系统的发展,一种基于导航卫星反射信号(GNSS-R)的海洋遥感技术成为近年来研究的热点。为研究GNSS-R测风方法,分析了海面风速与反射信号时延功率之间的关系,同时结合机器学习方法中的支持向量回归机方法,将反射信号时延功率作为训练标签,最终完成海面风速的反演。将"北斗反射信号海风海浪探测系统——山东示范站"项目期间海风海浪系统的探测结果与同期风速仪探测结果进行对比分析,结果表明,两者具有很好的一致性,海面风速的反演精度为2.4 m/s,证明了基于北斗反射信号的支持向量回归机海面测风方法是可行的。     

近海岸风速衰减特征及形成机理分析

为更好理解沿海区域近地面风速衰减规律及其内在机制并获取适用于业务观测风速数据的分析方法,通过引入内边界层厚度的发展机理,推导获得风速随离岸距离变化的数学解析拟合式。结合浙江省温州市境内一沿海区域6个自动气象站2014—2019年逐时风速观测数据应用该拟合式分析了风速随离岸距离的关系,结果表明不管是逐时风速还是逐日最大风速,其平均值均与离岸距离有着良好的负相关,并发现其衰减系数与风速有着密切关系。向岸流及离岸流的风速衰减特性均可以结合该拟合式用线性及幂数律拟合来体现,但后者可以更好地解释风速随离岸距离变化特征,并在较大风速(3~10 m/s)向岸流的背景条件下,获得合理可信的分析结果,说明该方法可以适用于近海岸区域风速观测数据的应用研究。      

常见风参数的几种平均方法

一、风速的不连续平均法 对风参数进行平均,通常取T_0=10分,作为其平均时间间隔。在所选择的T_0范围内,风速V(t)的变化,可看作是具有各态历经性质的稳定随机过程。采用把湍流场分解为平均值场和脉动场的办法,可以写出 V(t)=V △AV(t)(1)式中V为T_0时间内速度的平均值;△V(t)为瞬时风速相对于平均值的脉动。 用高斯正态分布律来描述△V(t),具有足够的精度(参见本刊1982年第12期第33页)。所以在T_0时间内,V=常数,而△V(t)=0。     

影响台风移动因子的数值研究

本文采用有辐散的正压原始方程模式对影响台风涡旋移动的因子进行了数值试验,试验结果表明:(1)在无环境风条件下,台风涡旋向西北方向移动,移速与台风切向风速、台风半径和台风区f场的特征有关,台风外区(指最大风速半径以外台风区域)切向风速越大、台风半径越大,台风涡旋移速向北分量越大。(2)均一环境风场中,台风移动受基本气流的平流、β效应和指向引导气流左侧的横向加速度的作用,其中基本气流的引导作用是主要的。台风移速与引导气流速度比在东风气流中要大于西风气流中,而台风移向与基本气流之间的偏角在西风气流中要大于在东风气流中。(3)台风涡旋有沿基本气流绝对涡度梯度方向的次级运动分量。(4)台风涡旋在有切变的西风气流中比在均一西风气流中易发展加强,而它的移动更偏向引导气流的左侧。      

光电-光导纤维测风系统

光导纤维通信是一种新的通信方式。这种通信方式的特点是可以进行低损耗、无感应传输。日本已把光导纤维实际应用于容易受雷电感应影响的气象塔风速、风向观测系统。一、系统的概要该系统是在130米的高塔上利用风速计和风向计测定风速、风向,使之免受雷电感应影响的测风系统。为达到此目的,感应器和全部传送线路都由光线路组成。图1是测风系统的简图。如图1所示,由观测室的发射部分发出的光,通过光导纤维电缆,一直传送到风速、风向传感器;而电传感器中组装的圆盘产生的脉冲信号和与电码相对应的光信号再次通过光导纤维电缆传送进观测     

基于WRF/CALMET的关中盆地中部典型风场模拟

利用中尺度天气预报模式WRF耦合小尺度诊断风场模型CALMET进行降尺度风场模拟,模拟了2016年12月—2017年2月覆盖关中盆地中部典型天气条件下的1km×1km空间分辨率风场,用气象站观测值与模拟值进行对比分析,对模拟时段和典型天气过程期间关中盆地中部近地面风场特征进行了分析,结果表明:(1)模拟风速、风向与实测风速、风向均基本一致,模拟风场可代表关中盆地中部的真实风场。(2)关中地区风速主要分布在1.6~3.3m/s和0.3~1.5m/s风速区间,风速较小;关中地区除南部由于受秦岭地形的影响以南风和西风为主,其余地区均以东北风为主。(3)当风速较小、天气形势较为稳定时,容易在关中地区中南部出现气流的辐合,不利于污染物的扩散;当风速较大、风场气流较为平整时,扩散条件较好,有利于污染物的扩散。     

大涡模拟试验中台风梯度风平衡分析

尽管经典台风强度理论是基于梯度风平衡模型,但是已有的飞机观测资料和数值模拟研究发现,边界层中和眼墙附近存在非梯度风平衡气流,前人数值模拟发现,眼墙附近最大的超梯度风可以达到切向风速的16.7%。大涡模拟可以模拟出滚涡和龙卷尺度涡旋等小尺度系统,这些小尺度系统对梯度风平衡可能产生影响,使用中尺度天气预报模式结合大涡模拟（WRF-LES）对模拟台风内核区域方位角平均的梯度风平衡进行了分析,三个大涡模拟试验的水平分辨率分别为333 m、111 m和37 m,结果表明非梯度风平衡气流并未因为分辨率提高而显著增强或产生结构差异,最大超梯度风出现在边界层顶处最大切向风半径的内侧,达到梯度风速的10.8%~16.1%。进一步分析发现,不同台风中心定位方法会影响非梯度风平衡气流,最小气压方差法和最大切向风法可以得到与前人模拟一致的结构,而气压权重法得到的低层超梯度风中心远离眼墙、靠近台风中心,位涡权重法得到的低层超梯度风的径向范围向内扩大,最小气压方差法和最大切向风法更适合用于梯度风平衡研究中的台风中心定位。     

不同强风样本湍流特性参数的计算分析

在结构风工程中, 风湍流统计参数计算的正确与否直接影响到风荷载的计算精度。在实际风参数计算与分析中, 多选用风速较大的样本资料, 但过分强调大风可能产生不合理的计算结果。利用超声风速仪瞬时风速观测资料, 分别划分成相对强风和持续强风样本, 计算并比较其湍流统计特性参数, 发现湍流统计参数特性值 (湍流度、阵风因子、摩擦速度等) 与风速大小并不能很好匹配, 有时风速不大但其湍流特性值却很大, 反之也然。研究表明:选取的湍流风资料样本或统计方法不同, 都会影响风特性参数的计算结果, 进而影响到风荷载计算的精度。这一结果对于提高结构风工程中风参数计算与设计的科学性和合理性具有现实意义。     

EN仪故障分析判断

EN型数据测风仪是目前部分基本观测站采用的自动记录风向风速的仪器,传统的EL型测风速是通过风杯转动的距离与时间的关系来测定风速,而EN仪的风速记录是通过感应器风杯带动发动机输出的交流电压的频率,作为主机的风速信号,通过不同的频率来测定风速值,并自动记录;而风向的测定基本与EL型一致,是通过风向标带动的接触器与固定方位块组成的开关信号作为风向信号.     

我国中东部两个高山气象站风的气候特征及对夏季风的响应

利用1955—2010年的气象观测资料,对比分析我国中东部地区地理位置及海拔高度存在差异的两个高山站(南岳山和庐山)风的气候变化特征及其对夏季风的响应。分析表明:(1) 南岳山风速大于庐山,春、夏盛行西南风,秋、冬盛行北风,年内各月最大风速风向均为旺盛的西南偏南风(SSW);而庐山春、夏盛行南风,秋、冬盛行东北偏北风(NNE),年内除6、7月外最大风速的风向均为偏东北风;(2) 年及四季平均风速均呈显著减弱趋势,庐山风速减弱的趋势明显大于南岳山;(3) 两个站夏季风场的变化随夏季风季节内演变,西南风在6月初突然增强、在8月底—9月初突然减弱;(4) 两个站夏季西南风的风速与夏季风的强弱变化呈反相关关系,强夏季风年西南风偏弱,其风场特征表现为北及偏东北风频率偏多,对应风速偏强,而南及偏西南风频率明显偏少,对应风速偏弱;弱夏季风年西南风偏强,其风场特征表现为西南气流异常。      

EN仪故障分析判断

EN型数据测风仪是目前部分基本观测站采用的自动记录风向风速的仪器，传统的EL型测风速是通过风杯转动的距离与时间的关系来测定风速，而EN仪的风速记录是通过感应器风杯带动发动机输．出的交流电压的频率，作为主机的风速信号，通过不同的频率来测定风速值，并自动记录；而风向的测定基本与EL型一致，是通过风向标带动的接触器与固定方位块组成的开关信号作为风向信号。     

上海世博园上空边界层风垂直变化观测研究

利用平矩阵风廓线雷达于2007年7月17日至9月28日对上海世博园规划区上空的风垂直分布进行了观测.通过分析该地上空三维风场的日变化,发现夜间以偏西气流为主,白天风速较小,以偏东气流为主,表明该地区以海陆风为主导的环流特征是这一地区的局地环流日变化的基本特征.逐日变化分析表明,在8月2日以前主要以偏西北气流为主,之后基本是以东南气流为主,并且垂直运动特征以上升气流为主,强烈的垂直运动与偏西气流相关密切,同时偏北气流往往带来较强的上升运动.日夜平均廓线分析表明,夜间风速较大,并且夜间风速的垂直变化与白天相比也有很大不同,白天270 m以下风速随高度基本不变,而夜间从近地面向上风速随高度逐渐增大,低层<90 m的范围内白天风速大于夜间风速.城市冠层以上风向的日夜变化不明显,多为偏北气流控制.城郊风廓线的对比表明受城市下垫面粗糙度的影响,城市风速明显比郊区减小.城市和郊区的水平风速变化在城市冠层以上比较接近,相关系数达到了87%.     

风速表检定相关线的直线回归分析

实验证明 :风速表的测量误差不是均等的 ,也不是分段所能表达的 ,而是随风速的增加呈几何递增趋势。风速越大 ,测量的差值也越大 ,所以用一个物理量或多个物理量来表达其修正值都不能正确反应其误差持性 ,只有寻找其相关直线 ,才能表达任意风速段的修正值。在检定风速表时 ,将风速表与标准器（皮托管）置于风洞的工作段内 ,然后将皮托管的动、静压口与风洞外的微压计的动、静压管相连。当风洞工作段在某一气流状态下 ,皮托管的动、静压差可通过微压计的液柱差测出 ,根据道尔顿定律和伯努利方程可导出 :式中 :Ｖ为所测风速 ,ρ为空气密度订正…     

随机气候模式的建立和检验

(一)气候变化的基本特征能否用简单模式来模拟? 关于气候和气候变化有人提出过许多理论并进行了广泛探讨。普遍认为:气候系统是一个由各分系统结合成的复杂结构,大体上把它划分为大气圈、水圈、冰晶圈和生物圈,对每一分系统都有一门详细的学科来描述,并且各分系统都通过不同的时空尺度按复杂方式相互作用,这种作用最终决定整个系统的动力学特性。如果决定气候系统中各分系统的动力学特性的分模式存在,而且可以达到必要的计算能