自动气象站现场校准和传感器调整方法探讨

讨论在自动气象站现场校准中一些需要改进的校准方法和超差传感器的调整方法。在将近2年对74个自动气象站的温湿度传感器、风向风速传感器、气压传感器、雨量和蒸发传感器的现场校准中,不断改进校准方法,对超差传感器进行调整。结果表明:气温传感器和风向传感器的校准方法需要改进,湿度传感器、气压传感器、雨量和蒸发传感器超差时可进行适当调整,使传感器误差值达到最小。     

CMA-GFS 4DVar边界层过程线性化的改进北大核心CSCD

持续发展和优化切线性模式的线性化物理过程,保持与非线性模式一致是改善四维变分同化(4DVar)分析和预报效果的有效方法之一。目前业务系统的CMA-GFS模式采用基于Charney-Phillips(C-P)跳点的边界层参数化方案,而CMA-GFS 4DVar系统中采用基于Lorenz跳点的边界层线性化方案。为改善CMA-GFS 4DVar系统的边界层分析和预报效果,基于C-P跳点的边界层参数化方案研发了新边界层线性化方案,并通过对方案中地表热量通量和水汽通量扰动、自由大气的理查逊系数扰动、边界层的热量和动量交换系数扰动等进行更加精细地规约化约束,在确保CMA-GFS切线性和伴随模式稳定运行的情况下,减少线性化过程对切线性模式预报精度的影响。切线性近似试验检验表明:相较于原方案,新边界层线性化方案可以减少边界层位温和比湿的相对误差,最大可减少10%。批量4DVar循环同化试验表明:新边界层线性化方案可以有效改善切线性模式对低层位温、风场和比湿扰动的预报精度,减少4DVar内外循环目标泛函的相对差异,并提高700 hPa位势高度的可预报时效。     

微波空对地遥感水汽分布的可能性及反演方法

本文概要地介绍了水汽分子的微波吸收特征,计算了各种地表条件下地-气系统的微波波谱,讨论了利用水汽1.348厘米吸收带的微波辐射遥感大气水汽分布的可能性及其特点。运用变分的方法将遥感水汽的非线性方程线性化,讨论了线性化遥感方程的适用范围。对一系列的探空资料进行了模拟反演,讨论了影响反演精度的几个因子以及微波空对地遥感水汽分布的局限性。     

杯式风速传感器现场校准方法

针对目前业务上风速传感器现场校准方法存在的不足,通过改进气象部门广泛使用的杯式风速传感器现场校准设备,利用启动风速校验仪对风速传感器进行低风速段的校准,从而解决风速校验仪无法检测风速传感器整体性能的问题,实现了杯式风速传感器到实验室风洞标准的量值溯源。利用改进后的现场校准方法对风速传感器校准后,拟合出的线性回归方程与风洞检定结果进行比对发现,改进后的方法基本上能满足风速传感器现场校准的需要。     

线性化物理过程对GRAPES 4DVAR同化的影响

线性化物理过程能够改善四维变分同化中极小化收敛的稳定性和增加极小化过程中对大气物理过程和动力更加精确的描述,它是四维变分同化中非常重要的一部分。通过在GRAPES全球模式中研究线性化物理过程,尤其是两个湿线性化物理过程,改善切线性模式预报精度,来提高GRAPES全球四维变分同化的分析和预报效果。线性化物理过程的开发首先需要简化原非线性化物理过程中的强非线性项,然后对线性化物理过程进行规约化,以抑制切线性扰动的异常增长。目前GRAEPS全球模式中的线性化物理过程主要包括次网格尺度地形参数化、垂直扩散、积云深对流和大尺度凝结。线性化物理过程预报精度的检验方法是通过选择合适大小的初始扰动（同化分析增量）,来比较非线性模式和切线性模式中的扰动演化的纬向平均误差。然后以绝热版本的切线性模式为基础,通过冬、夏两个个例试验来分别检验4个线性化物理过程的12 h预报效果。试验结果表明,通过添加次网格地形参数化和垂直扩散两个干线性化物理过程方案,可以有效抑制住绝热版本切线性模式低层扰动的异常增长,大幅度改善切线性模式预报效果。通过添加积云深对流和大尺度凝结两个湿线性化物理过程,可以在热带区域和中、高纬度地区提高切线性模式中湿变量和温度变量的近似精度,提高GRAPES全球四维变分同化的分析和预报效果。      

面向四维变分资料同化的NSAS积云深对流参数化方案的简化及线性化研究

GRAPES全球四维变分资料同化系统需要积云深对流参数化方案的线性化与伴随方案,直接采用原始复杂参数化方案进行线性化并不可行,需要发展简化光滑方案来减缓非线性与非连续性特征。GRAPES全球模式采用NSAS积云对流参数化方案,积云深对流对环境的反馈主要通过补偿下沉来实现,研究突出补偿下沉作用,忽略降水蒸发、动量反馈等贡献,形成简化方案。采用输入温、湿度廓线加入不同幅度小扰动方法,评估参数化方案计算的温度、比湿时间倾向对输入扰动的敏感性,检验非线性与非连续特征。提出避免或减缓非连续“开关”的方法,在简化方案的基础上发展了简化光滑方案。简化光滑方案与原始积云深对流方案相比,在对流触发上一致,在对流的位温与比湿倾向、降水的时序模拟等方面相似,而在减缓非线性、避免非连续性方面显著优于原始方案。基于简化光滑方案发展的线性化方案表明,对小于2倍分析增量幅度的扰动,线性化方案可以较好地模拟非线性方案的扰动发展。发展的简化光滑方案具有合理性和实用性。      

自动气象站风传感器雨雾凇冻害研究

根据自动气象站风传感器雨、雾凇冻害资料,分析了与雨、雾凇冻害关系密切的气象要素变化特征及风传感器冻害形成的天气条件,得到了预防雨、雾凇冻害的基本参数,提出了融冻加热装置的最小功率计算方法,并对风传感器防冻加热装置进行了对比试验。     

自动气象站风的故障分析处理和维护

从自动气象站风传感器的工作原理、故障类型、故障分析处理等方面对风故障进行分析探讨,此外还介绍了风传感器及相关部件的日常维护方法.     

土质对FDR水分传感器拟合参数影响的试验研究

通过制作人工土柱的方法,对壤土、黏土、砂土等土质进行FDR(Frequency Domain Reflectometry)水分传感器拟合标定试验,分析了传感器频率与土壤水分之间的关系,以及不同质地土壤对传感器标定参数的影响。数据分析结果表明:FDR土壤水分传感器感应频率随土壤体积含水量的增加而单调减小,具有很好的相关性,不同的土质对土壤水分传感器标定参数影响较大,黏土测试的传感器归一化频率范围在0.64~0.94之间,壤土测试的传感器归一化频率范围在0.4~0.86之间,砂土测试的传感器归一化频率范围在0.3~0.94之间,土壤按类别进行标定比集中标定的效果更好。分析结果对土壤种类复杂地区的自动土壤水分观测仪精细化标定具有一定指导意义。     

SL3-1型双翻斗雨量传感器常见故障处理及误差调节

通过对SL3-1型双翻斗雨量传感器结构和工作原理进行分析,找出雨量传感器易发生故障现象、原因和维修方法,总结雨量传感器在校准过程中的注意事项和误差调节方法,供同行借鉴参考。     

EL15-2风向、EL15-A风速传感器维修检测初探

通过对EL15-2风向、EL15-A风速传感器测量值进行分析,查找传感器存在的问题,并提出相应的解决方法。     

气压传感器比对试验分析

根据中国气象局在增城国家气候观测站开展"气压、湿度传感器对比观测试验"内容,以其中的气压传感器对比观测试验为例,对该次试验中涉及的外场选择、仪器布局、对比方法和数据分析等进行了详细介绍,为今后类似的传感器对比观测提供参考。试验结果分析表明,通过与人工业务观测和省级标准器对比观测试验可以遴选出性能优良的气压传感器进入地面气象观测业务。     

传感器网络环境中基于采样数据分布式滤波的研究综述

近年来,由大量具有感知、计算和通信能力的微型传感器组成的传感器网络越来越广泛地应用在生产及生活的方方面面.另一方面,随着微电子及数字信号技术的发展,利用采样数据的离散化的数字控制器或滤波器被普遍使用.为了反映这个新兴领域的最新进展,本文对传感器网络环境中基于采样数据分布式滤波的研究展开了综述.首先,综述了传感器网络中几种分布式滤波方法的研究进展.然后,针对不同的采样方式,详细总结了采样数据系统的控制与滤波问题的研究工作.随后,对目前已有的传感器网络基于采样数据的分布式滤波的研究结果进行了介绍.最后,对传感器网络环境中基于采样数据的分布式滤波方面未来可能的研究课题进行了展望.     

雨量传感器常见故障分析和基本维护方法的探讨

简述雨量传感器故障成因,对单翻斗雨量传感器常见问题分析和基本维护方法进行探讨,并提出注意事项。     

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。     

SL3型雨量传感器示值误差测量不确定度评定方法

基于雨量传感器的检定方法,介绍了SL3型雨量传感器示值误差测量不确定度的评定方法。组建了测量模型,由测量不确定度传播定理,分析了雨量传感器示值误差测量不确定度的来源,根据不同的评定方法,对测量不确定度分量进行合理评定;结合实际工作,展示了SL3型雨量传感器示值误差测量不确定度的评定实例;分析了影响雨量传感器测量不确定度的主要因素。结果表明：雨量传感器示值误差的扩展不确定度U=01 mm（k=2）。其中,示值重复性引入的标准不确定度是影响测量不确定度的主要因素,其次是雨量传感器的分辨力和计数装置分辨力引入的标准不确定度,全自动雨量校准仪模拟雨强精度偏差引入的标准不确定度影响最小。     

乌兰浩特市霜冻的中期预报方法研究

利用统计学方法 ,对乌兰浩特市日最低气温的演变规律加以总结分析 ,采用简单滤波方式 ,进行离散数据线性化处理 ,去掉波动误差 ,将日最低气温在一定时段内近似成沿着一条理想的虚拟直线变化 ,得出预报方程 。     

风向现场校准三点测量不确定度分析

基于风向传感器的静态三点校准方法,介绍自动气象站风向传感器校准结果的测量不确定度评定,目的是为保证风向传感器观测数据的准确、可靠和可信。依据《自动气象站风向现场校准方法》和JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》的要求,对风向的3个校准点分别设计10次重复试验,采用合并样本标准偏差的方法,进行A类不确定度评定。并分析校准过程中的B类不确定度来源,进行B类不确定度评定。最后将A类与B类不确定度合成,得到扩展不确定度。该评定方法对风向传感器校准结果可信度评定具有参考价值。     

自动站雨量传感器常见故障的分析与处理

对自动站雨量传感器出现的雨量偏大或偏小、无雨量显示或雨量时有时无两例故障,分析故障原因,给出修理排除方法。介绍了对雨量传感器的硬件维护、错误数据的处理方法。     

自动站雨量传感器常见故障的分析与处理

对自动站雨量传感器出现的雨量偏大或偏小、无雨量显示或雨量时有时无两例故障,分析故障原因,给出修理排除方法。介绍了对雨量传感器的硬件维护、错误数据的处理方法。