气象无人机风速解算新模型的设计及仿真研究

气象无人机探测过程中,风速矢量由无人机飞行参数解算得到,解算方法和对应参数的测量直接影响测风精度。从现有风速解算模型出发,考虑了气动角、欧拉角、航迹角,最终确定引入"航迹倾斜角"和"俯仰角",建立了一种新的风速解算模型。模型推导过程中发现,当无人机平稳飞行时,航迹倾斜角、俯仰角是影响测风精度的关键因素。与现有模型相比,新模型能有效提高测风精度,当航迹倾斜角与俯仰角不等时,必须对风速偏差进行修正。基于新模型的测风误差仿真分析结果表明:存在某一角度,当偏流角小于该角时,风速误差受航迹倾斜角、俯仰角及偏流角共同影响;当偏流角大于该角时,风速误差受航迹倾斜角、俯仰角影响较小,该角的大小与传感器的测量值和误差值有关。     

L波段雷达测风特殊情况处理技术

随着高空探测自动化水平和仪器精度的不断提高,气象探测数据也越来越精确,为了提高高空风探测结果的准确性和完整性,解决实际工作中因计算方法不适合、数据平滑误差等原因引起的数据错误或量得风层缺测等问题,提出利用L波段雷达测风秒数据进行风向判断弥补缺测数据,利用内插方法计算斜距减小人为误差等方法。这些方法在实际工作中取得了较好的效果,可以有效减少数据缺测和误差偏大现象,提高了高空气象探测数据的质量。     

下一代测风系统──风廊线仪

1高空探测体系的现状及展望大气探测是获取天气变化资料的基本手段,是气象学的重要基础。高空探测又是大气探测中最重要的组成部分,为每天的天气、数值预报、气候分析和专业气象保障服务提供高空气象资料。目前我国的高空探测仅为有球测风,地面接收系统从60年代初40（）MH的701型二次测风雷达,70年代的1780MHZ的702型、800MHZ的7O5型二次测风雷达,到80年代研制出的70lB、C型,705B、C型和702E型等二次测风雷达。从天气预报、气候分析预测和气象服务的要求来看,我国的高空探测业务存在着探测精度低、同频干扰严重、探测手段单一…     

高空气象探测特殊记录的处理

根据高空气象探测记录的几个实例分别对记录终止层超升速、气球下沉、雷达单独测风旁瓣、测风终止时间大于探空终止时间进行判断分析,得出各自的处理方法及步骤。     

超大城市综合气象观测试验之测风激光雷达数据评估

为评估用于超大城市综合气象观测试验的测风激光雷达,从最大有效探测高度和数据获取率两方面对测风激光雷达的探测能力进行分析,同时使用测风激光雷达与深圳气象梯度观测塔的测风资料从不同观测高度、不同观测值等方面进行对比分析,结果表明：测风激光雷达与深圳气象梯度观测塔的风速、风向一致性较好,相关系数分别为0.96、0.99,平均绝对误差分别为0.54 m/s、9.95°,且不同高度层的测风结果也较为一致,但雨天和雾天条件对测风激光雷达的最大有效探测高度和数据获取率影响较大,设备探测能力受到一定的限制。     

风廓线雷达测风精度评估

采用风廓线雷达5波束探测模式的数据对测风精度进行评估分析,用垂直波束和其中两个相邻倾斜波束的探测数据构成一对计算因子,通过对同一距离高度上的4对计算因子进行误差分析,评估风廓线雷达的测风精度,得到水平风在垂直指向连续高度上的精度。对北京延庆CFL-08风廓线雷达2010年3,6,9,12月4个典型代表月份逐日连续探测资料进行了处理分析,结果表明:该雷达满足风速误差不大于1.5 m·s-1、风向误差不大于10°探测精度要求的最大探测高度6月、9月为8 km,3月、12月为6 km,基本符合该雷达探测高度的设计要求。信噪比、大气风场的不均匀性是影响雷达测风精度的主要因素:信噪比影响了高空的测风精度,-15 dB可以作为判断雷达测风可信数据最大探测高度的阈值;晴空大气出现的风场不均匀性对风廓线雷达的测风精度影响不大,降水出现时环境风场不均匀性造成水平风向、风速的测量误差较大,不能满足测风精度要求,特别是对流性降水发生前的1~2 h,水平风向、风速的方差增长迅速,可以作为强降水出现的预警指标。     

大气微波辐射及其在气象上的应用

微波通常是指波长为1毫米到30厘米范围内的电磁波。微波技术在气象探测上有着重要的应用。早在五十年代,就已经开始将微波气象雷达用于探测台风、雷暴、冰雹等灾害性天气,随着科学技术的发展,又相继出现了用于测风、测雨、测云中气流以及测量晴空大气湍流的各种气象雷达。气象雷达的特点是利用雷达发射机,人为地产生功率很强的微波辐射,通过对气象目标回波特征的分析,了解探测对象的运动状态和物理特性。这种探测方法,在气象上叫做主动式探测。 另一方面,自然界里的各种物     

路由器访问列表与网络安全

高空气象是实验、研究自由大气中所发生的各种物理现象和过程的一门科学,是探测近地面到30km甚至更高的自由大气的风、气压、温度、湿度随高度的分布规律,它所测得的资料和情报与国防和国民经济建设有密切关系,是做好天气预报和进行气候分析的重要依据。为了获取充足的高空气象探测资料,在进行探测时要求月平均高度应达到或超过中国气象局高空气象探测质量考核的指标(探空≥25km、测风≥23km、单测风≥18km),且每一规定时次的探测高度必须达到或超过500hPa(单测风≥5.5km),否则要重放球。探测高度的计算必须准确,从而进一步确保探测资料和…     

可移式激光多普勒雷达

该激光多普勒雷达系统主要用来探测大气晴空三维风场.晴空大气风场精细结构的探测对灾害性天气的临近预报、边界层结构研究、城市环境监测和预报、大型活动特种气象保障、飞行安全等有重要意义.在中国气象局的支持下,中国气象科学研究院与中国海洋大学合作研制探测大气三维精细结构的小型化可移动非相干测风激光雷达系统,实现了车载小型化,将现有的风场一维探测扩展为二维、三维探测,提高了探测精度和系统的稳定性和可靠性,满足气象业务观测的需要.该系统将用于2008年奥运会的气象保障,提高海面风场的监测和临近预报能力.     

可移式激光多普勒雷达

该激光多普勒雷达系统主要用来探测大气晴空三维风场。晴空大气风场精细结构的探测对灾害性天气的临近预报、边界层结构研究、城市环境监测和预报、大型活动特种气象保障、飞行安全等有重要意义。在中国气象局的支持下，中国气象科学研究院与中国海洋大学合作研制探测大气三维精细结构的小型化可移动非相干测风激光雷达系统，实现了车载小型化，将现有的风场一维探测扩展为二维、三维探测，提高了探测精度和系统的稳定性和可靠性，满足气象业务观测的需要。该系统将用于2008年奥运会的气象保障，提高海面风场的监测和临近预报能力。     

基于大型无人机的气象探测系统设计应用

利用高空高速大型无人机自身优势,设计一种基于大型无人机的新型气象探测系统,旨在丰富气象探测技术手段,提高气象探测的准确性.为了实现高空远距气象探测功能,对系统的组成、接口、控制逻辑等进行逐一设计优化,并创新地采用螺旋运转结构,大幅增加气象任务载荷数量,使单个吊舱可装载24枚探空仪.作为一项军民融合的典型应用,本气象探测...     

利用无人机探测台风海鸥的气象要素特征

2008年7月18日对0807号台风海鸥进行了无人机探测工作。该次探测为中国大陆首次利用无人机直接向台风中心方向飞行, 进行台风基本气象要素的探测。无人机对台风海鸥进行了近4 h的飞行探测, 飞行高度为500 m, 距台风中心最近距离为108.4 km, 成功获得了探测时段内的温度、气压、相对湿度、风向、风速及海拔高度等基本气象要素数据。结果表明:气压和海拔高度呈显著性相关 (r=-0.98);距离台风中心越近, 气压越低, 风速越大, 温度也呈明显下降趋势; 地面至300 m的平均温度梯度为-1.02 ℃/100 m, 300~500 m的平均温度梯度为-0.46 ℃/100 m, 近地面的温度随高度变化较大; 探测时段内, 风速最大值为22.3 m/s, 平均值为15.1 m/s。     

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。     

深圳市空气污染气象条件标准体系的研究

为建立适合深圳的空气污染气象条件标准,对目前开展的空气污染气象条件预报进行客观的检验,基于2011—2013年地面常规气象观测资料和风廓线雷达资料,对能见度和影响因子(降雨、地面风速和低空风速)进行了相关分析。根据不同气象条件对空气污染的不同影响,将空气污染气象条件分为1—6级,等级越高,越有利于空气污染,并由此建立了深圳市空气污染气象条件等级的计算方法和流程。计算结果与实况基本相符,平均基本准确率达到75.0%,其中1级和4级基本准确率分别达到83.3%、85.2%,业务运行良好。该方法对于小概率事件(如热带气旋外围环流影响)的计算能力较差,6级的基本正确率仅为52.7%。所以针对特殊的低能见度小概率事件需要进行进一步的研究。     

北上台风暴雨过程涡散场的能量收支和转换特征

利用辐散风和旋转风的动能收支方程,对北方一次北上台风倒槽暴雨过程暴雨区内的涡散场能量收支和转换进行了计算.结果表明:暴雨区内动能的增加是暴雨增幅的一个主要原因.暴雨发展时,就旋转风动能(K_R)而言,旋转风动能通量(HFR)辐合是主要能源,而旋转风的动能产生项(GR)是主要能汇;就辐散风动能(K_D)而言,辐散风的动能产生项(GD)是主要能源,辐散风动能通量(HFD)辐散是主要能汇;总动能水平通量(HF)提供的辐合主要表现于对流层中、低层,这就使得低层辐合加强,上升运动加强,有利于暴雨的增幅.在暴雨过程中次网格尺度效应由能源转变为能汇,在暴雨发展之时能汇减小;能量的转换项C(K_D,K_R)总为正值,在转换项中,地转效应项的贡献很大.说明暴雨过程能量均由K_D向K_R转换,也就是说有效位能经K_D向K_R转换,充分说明了在整个暴雨过程中,尽管辐散风动能变化(∂K_D/∂t)很小,但是它在其中充当“桥梁”作用,C(K_D,K_R)在暴雨发展时达到最大,此时能量转换最为旺盛;对流层低层辐散风动能向旋转风动能的转换是暴雨产生和发展的重要条件.此次暴雨过程,在暴雨区内表现为斜压不稳定和正压稳定共存的特征,其发展过程是系统斜压不稳定增长,正压稳定性减弱的过程,暴雨增幅的另一个重要原因就是暴雨区内低层斜压的发展.     

沙尘天气的定量化指数及其应用

按照《地面气象观测规范》规定,能见度VV与风速V是对沙尘天气进行分级的重要指标。我们利用能见度和风速构造沙尘指数,用以衡量沙尘现象的强弱,并通过它对时间和空间的累积来分析某一地区的沙尘天气发生状况。结果表明：所构造的指数能够代表我国沙尘天气多发区的沙尘天气状况。对上游沙区的沙尘指数与下游邻近城市空气污染指数所作的相关分析显示：二者间存在较为密切的关系。因此．利用上游沙区的沙尘指数作为下游邻近城市空气污染预报的重要因子。     

贵州玉舍冬季滑雪气象指数等级制订

运用1988~2017年贵州省玉舍滑雪场附近30年气候资料和2015~2016年冬季滑雪场客流量资料,分析贵州高海拔地区滑雪运动与气象条件的关系,进而进行滑雪气象指数等级研究。结果表明:(1)玉舍滑雪场冬季具有少雨、低风、温度适宜的气候特点,可以开展滑雪运动。(2)玉舍的滑雪人数与气象因子风速、气温、相对湿度、降水量呈显著反相关。(3)根据玉舍滑雪场气候背景特征,分别对降水量、相对湿度、舒适度指数三个气象要素进行分级,通过实际滑雪人数分级与滑雪气象指数等级预报进行的检验表明:实际滑雪气象指数等级与指数预报等级相同(即绝对值之差为0)的准确率达26.4%,实际滑雪气象指数等级与指数预报等级绝对值之差为1的准确率达66.7%,即预报滑雪气象指数等级与实际滑雪气象指数等级之差≥1的准确率达93%。     

昆明市花粉过敏症预报试验

通过对昆明城区和郊区2000-2001年花粉观测资料的分析,发现一年中花粉浓度有明显的周期性和季节性。分析了气象要素与空气中飘移花粉的相关关系。在此基础上,利用统计方法,找出了与花粉过敏症相关好的气象因子,建立了花粉过敏症的预报方程;应用医院花粉过敏症的发病率进行验证,同时利用气温、风速、相对湿度对预报值加以订正,使预报结果更接近实际。