多通道高速大容量数据采集分析系统

阐述了８通道高速大容量数据采集分析系统的硬件集成、操作控制及波形分析程序设计。在１９９７年甘肃平凉人工引雷试验中首次取得了微秒量级的闪电放电电流、电场变化、磁场等参量的同步资料。利用该系统还可对记录的闪电波形进行分析和多种信号处理。     

自旋稳定静止气象卫星扫描辐射计水汽通道外定标方法研究

该文利用探空资料, 用辐射传输模式LOWTRAN 7, 计算了卫星的入瞳辐射率, 确定了FY-2和GMS-5卫星多通道扫描辐射计水汽通道定标系数.由于星蚀期间星上温度变化迅速, 星蚀期间的外定标考虑了星上黑体定标, 并用实际观测值和探空资料做了检验。通过近半年的运行, 这种方法取得了较好的效果.     

基于单片机技术的多功能数据采集系统的开发与实现

多功能数据采集系统,采用KeilC51语言作为嵌入式系统的编程语言,采用片上系统方式进行设计,使用具有C51单片机内核的ADbtC831作为系统的核心处理机,通过上位机软件向处理机发送命令的方式实现采集通道的配置,实现单一通道多功能采集的目的。该系统可提供8个采集通道,其中4个模拟通道,可实现对温度、湿度、气压等要素的采集功能,另外4个数字通道可实现雨量的采集。     

GMS卫星云图处理系统的改进与网络环境下运行

通过对ＧＭＳ卫星云图接收处理系统进行改进和扩充，实现了网络功能、使远程工作站和本地工作站均能直接使用。采用ＴＳＲ高级编程方法，通过插入中断服务程度和构造机内并行时钟系统的方式激活中断，解决了各时次云图资料的自动进网问题。     

由卫星辐射测量资料计算候、旬和月平均海面温度场

本文介绍了一个从NOAA卫星AVHRR红外窗区通道辐射测量资料获取候、旬和月平均海面温度场的计算机软件系统,并提供了用1987年6月的NOAA-9卫星AVHRR资料,对软件系统进行测试得到的旬和月平均海面温度场。     

闪电放电通道输运系数的演化和热量传输特性的研究

利用无狭缝光栅摄谱仪在青海大通地区获得的闪电回击过程的时间分辨[2]光谱资料,依据谱线辨认和光谱特征分析、基于等离子体传输理论,用谱线的Stark加宽计算了电子密度,并在此基础上探讨了闪电回击过程中,放电通道的热导率以及热扩散系数随时间的演化特征。由计算得到的闪电峰值电流阶段通道温度沿径向的分布、初步分析了沿通道径向的热量传输。闪电回击初始时刻单位长度通道沿径向向外传输的热量达104J/m数量级。计算所得闪电放电通道的传输特性参数值都在合理的范围。结果分析表明:闪电通道的热量输运系数与通道温度和电子密度密切相关。回击峰值电流之后,通道温度缓慢降低,输运系数呈非线性单调衰减趋势。越靠近电流核心通道,温度梯度越大,沿径向向外传输的热量越多。     

多回击负地闪先导通道的辐射和光学特征

利用闪电VHF窄带干涉仪辐射源定位系统和高速摄像系统,对青海大通地区一次有5次回击的负地闪放电过程进行了同步观测,对比分析了通道传输过程的辐射和光学特征.结果表明,光学通道亮度能补充VHF干涉仪定位先导通道的电流特征,VHF干涉仪定位弥补了光学设备拍摄弱放电和云内流光通道的不足;在通道分枝结构上,干涉仪定位的通道和光学通道呈现出很好对应.干涉仪定位分枝通道的辐射源点较明显,但分枝光学通道的出现明显落后于干涉仪定位辐射源通道.对用两种不同观测手段探测的先导通道进行速度计算,发现两者计算的直窜先导和直窜梯级先导速度量级一致,均为106m·s-1,但干涉仪在时间的获取及精确量化上有优势,干涉仪定位计算先导速度的精确度高于光学通道定位.     

雷电电磁辐射脉冲的GPS多站同步系统

利用全球卫星定位导航系统GPS(GlobalPositioningSystem)的秒脉冲信号PPS(PulsePerSec ond)与高精度时钟电路同步,实现了雷电电磁辐射脉冲测量时的多站同步,解决了因晶体振荡频率漂移造成高精度时钟计数误差的难点,同步精度达到±50ns。文中介绍了该系统的组成及原理,野外的初步观测得到了多站雷电观测的同步资料,证实了该同步系统的可靠性。     

GAPEX:地基大气廓线测量试验

1988年10月29日至11月4日的一周内,在丹佛的Stapleton国际机场进行了地基大气廓线试验(GAPEX).GAPEX的目标是用最新的遥感探测器获取和分析大气温度与湿度廓线资料.探测器包括6光谱通道被动微波廓线仪(MWP)、能提供1500个以上光谱通道的被动红外高分辨率干涉仪探测器(HIS)、以及主动无线电声学探测系统(RASS).用交叉台链(Cross-Chain)LORAN大气探测系统(CLASS)为现场热力学观测提供研究质量保证,用来检验3种遥感探测器中每一种的准确度和分辨率特性.本文给出这一试验项目的初步结果,向气象界通报GAPEX外场试验阶段所取得的进展.这些结果也显示了这种准确性高、连续运行的热力学廓线系统配合NOAA未来的业务用风廓线仪使用的良好前景.     

高光谱大气红外探测器AIRS资料云检测及晴空通道应用技术初步研究

目前GRAPES-3DVar(全球\区域同化预报系统)使用的AIRS云检测方案只能够检测出完全晴空时的视场资料,对于受到云污染的视场,所有通道资料全部被剔除。研究表明有云视场当中的云顶以上资料对数值预报的影响更加重要,研究也更加有意义。因此,文章借鉴McNally和Watts云检测方案,结合GRAPES-3DVar系统和仪器特征,建立了一种适合于GRAPES-3DVar模式的晴空通道检测方案。该方案不但可以检测出完全晴空的视场资料,同时也可以检测出有云视场当中不受云影响的云顶以上通道资料;另外,还可以求出云顶高度,判断出高、中和低云。然后,将AIRS观测资料分别用晴空视场检测方案和晴空通道检测方案进行云检测,从结果分析看,晴空视场检测方案可以检测出的晴空资料占总资料的9.14%,而晴空通道检测方案检测出的晴空资料达到了34.86%,是传统云检测方案的3.8倍,大大增加了资料的使用度。     

四频微波辐射计控制与数据处理系统研究

论述了采用80C196单片机开发的四频微波辐射计的控制与数据处理系统，该系统主要包括接口电路、数据采集电路、时序控制电路和控制与数据处理的软件模块。任务通信、实时时钟和输入输出及中断管理4部分组成。在软件设计中编写了实时多任务操作系统，由任务调度、数据处理方法采用了当前国际上先进的数字调制解调技术。该系统可以完成实时控制、数据采集与数据处理、实时显示及实时通信等功能。由于采用了单片机控制结构，使该系统结构简化、体积缩小、成本降低、可靠性提高，具有较好的应用价值。     

云下部正电荷区与负地闪预击穿过程

三维雷电观测系统LMA(Lightning Mapping Array)是最近发展起来的基于GPS时钟同步的闪电VHF辐射源到达时间差(TOA)定位技术,能以很高的时间分辨率(50 ns)和空间定位精度(50-100 m)展现闪电放电发展过程的三维时空分布,揭示雷暴中电荷结构及其与放电过程的关系.文中利用三维雷电VHF辐射源观测资料分析了负地闪预击穿过程的时空分布特征,讨论了云下部正电荷区对负地闪发生的影响,其结果表明在首次回击之前存在长时间预击穿过程的负地闪中,预击穿过程是云中部负电荷区与下部正电荷区之间的一种云内放电过程,闪电起始于云中部负电荷区,然后向下发展传输,进入正电荷区后闪电通道在云下部正电荷区水平发展,其放电特征与反极性云闪放电一致,云内放电过程最后阶段的K型击穿激发了地闪的梯级先导,梯级先导穿过云下部正电荷区向下发展传输.云下部正电荷的存在是导致负地闪首次回击之前存在长时间云内预击穿过程的主要原因.     

自动气象站数据采集器温度通道校准修正方法与不确定度评定

自动气象站数据采集器温度通道的采集处理性能直接影响温度测量数据准确性,利用最小二乘支持向量机(LSSVM:Least Squares Support Vector Machine)算法对一款区域站数据采集器温度通道校准数据系统误差进行拟合建模。基于该模型对校准结果进行修正,并对校准修正后温度通道的测量结果进行不确定度评估。经校准修正后,数据采集器温度通道测量误差均小于0.05℃,测量结果的不确定度为0.06℃,远小于修正前测量误差与不确定度,修正效果显著。该方法同样适用于其他型号的数据采集器,为自动站观测数据质量控制提供有效参考。     

Ⅱ型自动气象站数据采集的实时质量控制

介绍了针对Ⅱ型自动气象站已在广东省各级台站担负起正式观测任务的情况,结合业务工作实践,采用C＋＋语言编程,通过数据时钟监测、原始数据缺测检测和数据相容性监测等方法,对自动气象站数据采集实施质量控制,做到了实时、高效、安全,不影响测报业务软件运行与自动站数据采集的计算机程序。     

GMS-5实时资料反演大气水汽含量的研究

采用新疆“96·7”特大暴雨期间逐日08、20时1°×1°网格常规观测资料和GMS－5红外一、二通道及水汽通道的亮温资料,对比分析了水汽通道亮温场与大气水汽含量场之间的关系,水汽通道亮温高值带对应大气水汽含量场上的干区,低值带对应温区。水汽通道亮温（W）≤230K的区域的分布和走向能够表征水汽输送通道。同时进一步讨论了GMS－5三个通道亮温资料与大气水汽含量之间的相关性,利用一元或多元回归方法拟合大气水汽含量,并对拟合结果进行了误差分析。     

静止气象卫星反演海温及其分析技术方法的研究

用GMS5分裂窗通道和水汽通道的资料，以及船舶浮标站实测的海温资料进行反演海温和格点分析的试验研究。比较了三种不同的海温反演方法，其中用分裂窗通道资料并考虑削弱路径的方法，与用分裂窗通道资料并考虑水汽亮温的方法精度较好（平均约绝对误差分别为0．93℃和0．95℃）。文中还用递归滤波分析方法较好地解决了质量控制和客观分析的问题，分析出的格点场与实测海温分布基本一致。     

云迹风资料的三维变分同化及对台风预报的影响试验

主要研究云迹风资料对三维变分同化分析场及台风预报的影响。首先分析了不同通道和层次的静止气象卫星云迹风产品的误差特征；然后，把云迹风资料放到GRAPES三维变分同化系统中进行同化，通过将不同观测类型资料的同化结果进行对比，探讨了红外通道和水汽通道云迹风资料对数值预报分析场的影响；最后，把同化后的分析场作为初始场，用WRF模式对2002年“森拉克”台风做24小时预报实验。结果表明，不同通道和层次的云迹风资料具有不同的误差特征；云迹风资料可以提高分析场和预报场中风压场的质量；而且在台风预报试验中可以更准确地预报台风的路径和降水。     

双接地负地闪VHF辐射源放电通道和光学通道的对比分析

利用闪电VHF辐射源三维定位和闪电光通道高速摄像同步资料,对一次双接地负地闪放电通道作定位和亮度特征进行对比分析,并仔细分析了其通道发展和连接,详细讨论了一次负地闪双接地的形成过程.结果表明,在预击穿阶段,通道击穿作用很强,但电流小,其载体主要是雪崩电荷;在回击激发阶段,通道电流迅速增大,其载体除了雪崩电荷外,还有大量来自云内电荷区的电荷.在整个过程中,主通道有较高亮度(云外),即主通道中有较强电流运动,而分叉通道电流较弱.研究表明近地面向上发展的辐射源可能是源于地面尖端产生的向上先导.     

利用MODIS可见光和1.38μm通道反演卷云反射率

本文介绍了一种算法,利用TERRA或AQUA卫星平台上的中分辨率成像光谱仪(MODIS)的0.66 μm和1.38 μm通道来反演卷云双向反射率.资料表明,用1.38 μm通道测量的卷云反射率会被卷云上的水汽吸收所削弱.该算法将1.38 μm通道所得的反射率与0.66 μm通道所得的反射率作比较来衡量这种削弱作用的影响,从而获得可见光谱区域较精确的卷云反射率.     

基于虚拟仪器技术的自动气象站数据采集与处理系统

在XYZ06型地面遥测气象仪的基础上,基于虚拟仪器技术研制了一套气象要素自动采集与处理系统,替代了该气象仪的数据采集器和数据预处理器的功能,可进行温度、湿度的采集、处理、显示、保存和发送.插入该气象仪终端计算机的数据采集卡ACL-8216能与气象仪的观测业务软件通讯,通讯命令字及其意义可实时显示于屏幕上.该虚拟气象数据采集器可方便地应用于自动气象站的教学实践,并可大大降低实验的设备费用.