探测海面空气温度、湿度和风速梯度的仪器——海面温湿风梯度仪

探测距海面几米高以下的温、湿和风等气象要素的梯度变化,以获取梯度廓线及贴水层大气的动量、热量和乱流等通量传递系数,是研究小尺度海气相互作用的必要手段。由于海上工作条件不同于陆地,进行海上大气梯度探测是比较困难的。为了适应我国海气相互作用研究的需要,我们研制成功了一种采用小型浮标系统,通过电缆遥测海面温度、湿度和风速的仪器—《海面温湿风梯度仪》(以下简称《梯度仪》)。由该仪器可得到距海面以上5米内不同高度的温、湿和风速的梯度资料。     

船上气温、湿度和风速观测的代表性

当前我国有许多海洋气象调查船、商船和遥测气象浮标站的甲板上安装有气温、湿度和风速测量仪器,其中不少仪器本身测量精度是符合要求的,可是在船上使用能否获取符合要求的气象资料,其代表性如何,即是否能准确代表和反映观测船所在地点一定海域的海面上气温、湿度和风速的实际自然状况,这是应当进行探讨的。因为船上获取的气象资料的代表性如何,关系到海上天气分析和海洋气象科学研究能否正常开展,     

船上气温、湿度和风速观测的代表性

当前我国有许多海洋气象调查船、商船和遥测气象浮标站的甲板上安装有气温、湿度和风速测量仪器，其中不少仪器本身测量精度是符合要求的，可是在船上使用能否获取符合要求的气象资料，其代表性如何，即是否能准确代表和反映观测船所在地点一定     

气温,湿度和风速梯度数据采集系统

测定近海面及地面的气温、湿度和风速梯度,对于研究其间的相互作用是必要的,由于常规气象仪器不满足要求,国内也曾出现了一些梯度记录仪。其中大多不再应用,因为稳定性不够好,操作与资料处理不便。本文的数据采集系统以高性能的传感器和低耗电单片计算机为基础。传感器有良好的稳定性和互抉性。仪器无需常进行标定,输出数据为实际值。显然,它的数据处理是简便的。仪器用干电池供电和固态数据存贮,可以工作在船上、海边和荒野,无需人员值班。当观测结束,仪器可通过 RS-232接口把存贮的数据倒给便携式个人计算机。此系统已实现了全自动的数据采集和处理。它已被用于若干课题,如大气环境评价和海洋大气界面层的研究。     

海面风的特征分析

作者利用在渤海进行的不同时距的平均风速观测值,经统计分析求得1秒、2分和10分钟平均风速间的线性关系。同时根据风速梯度观测值给出风速指数廓线的指数值,并且给定风速对数廓线的特征值:海面摩擦速度和海面粗糙度。此外,作者还提出了海面风应力的经验公式。     

基于传真天气图的海面风实时预报实现方法

准确的海面风速预报是舰艇航行安全和防台工作的重要保证。目前在舰艇上估测海面风速方法主要是利用传真天气图手工绘算单站地转风,并对理论风速值进行适当摩擦系数订正。这种方法的估测精度比较差,很难满足舰艇指挥人员在复杂天气中的预报需求。为了深入探讨海面风估算方法,给出了传真地面天气图上地转风、梯度风的近似计算公式,介绍了用传真图实时计算地转风与梯度风的实现方法,提出了通过建立风速订正值库由风速理论值实时估测平均海面风速的一种新方法,并深入探讨了梯度风测风方法在强天气测风中的应用特点和优势。经实际应用和分析表明,计算精度得到很大提高,有一定应用和推广价值。     

微型电子温度计的研制与实验

目前国内外的湿度计品种繁多,测湿方法各异。但这些湿度计都不能测量大风时的海面湿度。因为大风时海面波涛汹涌,近海海面空气水汽含量相当大,且湿度的变化也很大,这时在甲板上作业非常困难,各种需现场观测的湿度计都无法使用,迄今也未曾见过测量高海况、大湿度的湿度计的报道。本文介绍一种用于高海况海面湿度测量的微型湿度计的设计与研制。１设计１．１传感器件的选取电子湿度传感器可分为：（１）电容式;（２）电阻式;（３）其他方式［１］。在高海况时,无论是风速、气压,还是海表面的湿度的变化都是很大的。这时就要选择响应…     

海面风速微波散射测量与分析

为了深入研究海面风的微波散射特性 ,利用海洋石油平台和飞机作为仪器的工作平台 ,对海面微波散射特性进行了测量 ,并应用统计分析方法 ,对测量数据作处理分析。结果表明 ,海面微波后向散射系数 (σ°)值与海面风速成线性关系 ,随风速增大而增大。同时 ,σ°值与夹角及散射计天线入射角、极化方式有关。结合对海面微波散射算法中 Phillips模式的分析比较 ,得到 Phillips模式的计算值与实测值变化趋势一致的结果     

用19.35 GHz星载微波辐射计(SSM/I)亮温反演海面风速

我们发展了一种用19．35GHz星载微波辐射计(SSM／I)亮温反演海面风速的模式，并利用同步的卫星亮温和海面浮标数据反演出海面风速，并且和浮标风速进行比较。为了说明反演算法的可用性，我们分别与目前国际上的通用反演算法的反演结果进行了比较。文章提供了一种新的、用单一波段亮温反演海面风速的方法。     

卫星高度计海面风速的校准与验证

为了改善不同卫星高度计海面风速数据之间的一致性,以浮标数据为基准,对国内的HY-2A和国外的T/P、GFO、Jason-1、Envisat、Jason-2、CryoSat-2共7颗卫星高度计的海面风速数据进行了分析,给出了各个卫星高度计的海面风速校准公式,并对其校准效果进行了验证。验证结果表明:各个卫星高度计的海面风速在经过校准后,与浮标海面风速差异的均值和均方根都有所降低,其中HY-2A最为显著。经过校准后所有卫星高度计的海面风速与浮标海面风速差异的均值都在±0.2m/s以内。除了HY-2A、GFO和Jason-1,其余4颗卫星高度计校准后的海面风速与浮标海面风速差异的均方根都在1.6m/s以下。由此可以得出结论,利用本文的校准公式对各个卫星高度计(特别是HY-2A卫星高度计)的海面风速进行校准,可以有效减少其与浮标海面风速之间的差异。     

中国东部海域1999年5月和6月风、温、湿和能量收支月平均状态数值模拟研究

应用美国宇航局 (NASA)Goddard空间飞行中心 (GSFC)的地球观测系统(GEOS)资料四维同化系统 (DAS)模拟了 1 999年 5月和 6月中国东部海域月平均风速、温度和湿度场以及能量收支各项 .根据模拟计算结果分析了我国东部海域温度、湿度以及风矢量的月平均分布状态 .分析结果表明 ,黄海、东海海域近海面大气层于5月和 6月无论白天和夜间都有来自南方海域的暖湿空气的平流输送 .6月的平流输送比 5月更强 .能量收支的计算结果显示 ,5月和 6月白天海面净通量是从海面向海洋深处输送 ,夜间海面净通量是从海洋向大气输送     

高风速下海面阻力系数的研究

利用由于海面摩擦造成的台风角动量的损失，推算出高风速下的海面阻力系数．高风速条件下的阻力系数迅速增大，与风速的平方成正比．此结论对于研究高风速下的海浪、风暴潮有着实际意义．     

X波段航海雷达资料反演海面风场进展研究

对X波段航海雷达资料反演海面风场的研究进展作一综述。首先介绍了X波段航海雷达资料反演海面风场的基本原理;然后对基于梯度算法的风向反演、基于神经网络算法的风速反演和基于光流法的风矢量反演进行了全面叙述;最后对未来研究前景进行了展望。     

一个基于TOPEX卫星极端海面风速预测的海洋地理信息系统

在基于 TOPEX卫星数据建立全球极端海面风速预测模型的基础上 ,开发出用于极端海面风速预测和可视化预测结果的海洋地理信息系统 (MGIS)。并论述全球极端海面风速预测的意义和 MGIS在预测过程中的重要性及必要性 ;给出全球极端海面风速预测的统计模型 ;简述极端海面风速预测海洋地理信息系统的结构、工作流程和功能 ;同时 ,对系统的预测结果进行初步分析     

人工神经网络在南海近海面气温反演中的应用研究

基于人工神经网络方法,利用海面水温、海面风速以及海面气压反演南海近海面气温,采用的基础数据集是国际综合海洋-大气数据集(International Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set,2.4 Release,ICOADS2.4)1981—2008年的观测资料,其中1981—2000年的观测资料用来建立模型,2001—2008年的观测资料用来进行模型检验。采用的人工神经网络方法是引入动量因子并采用批处理梯度下降法的BP(Back propagation)算法。试验结果表明,基于人工神经网络建立的近海面气温反演方法明显优于多元线性回归方法,尤其是在春季和冬季,海面水温、海面风速以及海面气压与近海面气温之间存在较强的非线性关系,人工神经网络的优势更加明显。总体而言,人工神经网络在各月的反演效果较均衡,均方根误差介于1.5—1.8℃之间,平均绝对误差为1.1—1.3℃。     

0515台风"卡努"影响浙江的强风分析

本文对0515台风“卡努”登陆浙江后,强度减弱为强热带风暴,对影响浙江沿海海面及沿海地区的外围风速远强于近风暴中心风速进行了分析,分析结果表明:副热带高压的加强、对流层中下层急流的动量下传、高空较强的下沉气流和台风外围气压梯度力迅猛增大的共同作用,是造成本次风暴外围风速远强于近风暴中心风速的重要原因。     

HZY2型数字气象仪测温电桥及其自动平衡系统的设计

HZY_2型数字气象仪是一种海洋气象仪器,用于在船舶上测量海洋温度、湿度、风速和风向四要素。本文主要介绍该仪器的设计原理及其特点。     

我国首次微波散射计机载试验数据分析

微波散射计是目前能有效获得全球海面风场的唯一遥感手段,我国也开展了这方面的研究工作,1999年,我国自行研制的微波散射计原型样机做了首次机载飞行试验。文中介绍了此次试验的基本情况,对试验数据进行了分析并和常规观测资料进行了比对。通过分析和比对,我们得出结论,这台仪器测量海面风向性能是十分出色的,我们提取海面风的算法也是高性能的。但是,由于仪器测量的归一化后向散射系数未作绝对定标,因此,尚不能获得海面风速。     

海上不同高度风速换算关系的研究

本文用海上石油平台上观测的风梯度资料,计算了在不同风况下海面摩擦速度和粗糙高度。结果表明,海面摩擦速度u_*与海上10m高度处风速u_(10)的关系为u_*=0.055u_(10)-0.058。在4—5级风时,海面平均摩擦速度为50cm/s,粗糙度为0.022m,它相当于陆上的平均粗糙高度。在风速为2—3级时,二者与海上通常采用的数据接近。文中最后给出了上述两种风况下海上不同高度的换算系数。     

烟台船舶自动气象站测风数据可用性初探

为进一步改造船舶自动气象站、提高其测风监测数据质量,对航行在烟台北部海域的渤海轮渡公司的5条客滚船和北海救助局的5条救助船上的船舶自动站的测风探测数据与海岛站气象数据进行了多角度对比分析,发现,渤海轮渡5艘船舶站航行时风速异常偏大,不能使用。船在港口停泊时,风速正常,但不能代表海面风。救助局船舶站风速无明显异常,可参考使用。据此提出了双GPS改造的合理化建议。渤海金珠轮进行双GPS改造后,异常值明显下降。