大气边界层的室内模拟研究--夹卷层温度场结构分析

利用室内水槽模拟大气对流边界层,并用多探头测量和光学方法测量分析夹卷层的夹卷过程和温度场结构.测量结果表明,夹卷层的温度场不同于各向同性湍流场,主要原因是夹卷层中含有一些大尺度的相干涡旋.     

大气电场仪观测结果的修订

大气电场仪是测量大气电场的重要设备,其测量结果受多种因素影响.通过一系列对比试验表明:电场仪采用探头正置或倒置结构时的观测结果基本一致,倒置结构有利于避免雨水带来的影响.不同的安装环境对测量结果的影响很大,为了消除这种影响,提出了对观测数据进行地面修订的方法,得到不同天气条件下的修订系数.所得结果对于实现多站电场仪联网观测的数据一致性有重要实际意义.     

GE露点仪性能分析

对美国GE露点仪测量性能进行了分析。结合GE露点仪使用过程中遇到的问题,总结了GE露点仪的探头选择、探头安装位置、气密性及流量控制等使用要求。以双压法湿度发生器作为标准装置,对GE露点仪进行了大量静态测试,结果表明:GE露点仪相对湿度测量值偏低;在低温条件下,测量误差较大且分散性较大;随着温度的降低,灵敏度明显降低,测量重复性变差,至-10℃时性能下降明显。该文研究内容,对于认识GE露点仪测量性能,保证其测试准确度和可靠性具有重要意义。     

光合有效辐射和紫外辐射测量标准的性能验证

2010年中国气象局建立了气象行业光合有效辐射和紫外辐射测量标准.标准建成后,标准器的各项技术性能指标必须经过实际测试来验证.通过对光谱辐射计的波长精密度、准确度、杂散光、重复性、稳定性、探头余弦响应等参数的测试验证,以及对整个标准的测量误差来源及不确定度的分析和评定,得以验证紫外辐射测量标准DTMc300双单色仪光谱辐射计满足世界气象组织(WMO)相关规定的技术指标要求.     

大气边界的室内模拟研究—夹卷层温度场结构分析

利用室内水槽模拟大气对流边界层，并用多探头测量和光学方法测量分析夹卷层的夹卷过程和温度场结构。测量结果表明，夹卷层的温度场不同于各向同性湍流场，主要原因是夹卷层中含有一些大尺度的相干涡旋。     

利用旋转小孔和光网校准云滴仪器

研制了校准前向散射滴谱探头(FSSP)和光阵探头(OAP)的校准设备.这是一种与FSSP一起使用的旋转小孔校准器,它利用光通过已知直径小孔的衍射来模拟水滴的散射光.这种设备能用于校准FSSP,测定FSSP光会聚角和用于仪器调整和寻找故障.光网上一已知直径的铬盘用于校准OAP和测定OAP对探头体积内散焦粒子的响应.     

实验室雷击建筑框架分流测量方法

为了进一步验证深圳市气象局自主研发的雷电仿真评估软件仿真结果的准确性,进行了一次实验室内雷电流冲击钢筋框架的实验。初步推断造成测量结果偏差的原因是由于测量探头、冲击源以及冲击电流引入线路的屏蔽效能所致,并通过改进试验方法初步验证了推断结论有一定的正确性,为实验室直击雷测试实验的测量方法积累了经验。     

PMS粒子测量系统工作原理及飞行采样方案设计

介绍了ＰＭＳ粒子测量系统中ＡＳＡＳＰ－１００、ＦＳＳＰ－１００、２ＤＣ、２ＤＰ探头及数据采集系统（２Ｄ－６４）的工作原理、在云物理和人工增雨中的应用及我省几种采样飞行探测方案的设计。     

复合翼无人机不同传感器探测大气温湿度对比北大核心CSCD

无人机为大气探测的重要平台,为克服固定翼起飞降落条件要求高和旋翼机飞行航时短的问题,中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测实验室自主研制了一款新型复合翼无人机。为检验其在近地面探测大气温湿度的能力,于2020年7月28日—8月6日及2021年8月1—6日,在内蒙古自治区正镶白旗无人机综合验证基地开展了两期无人机搭载不同传感器探测温湿度的比对试验。结果显示:机载自动站与GPS探空仪所测温度绝对偏差为2.00℃~2.35℃,系统偏差可订正;两者所测相对湿度绝对偏差为4.28%;2021年搭载维萨拉温湿探头,测量对比表明维萨拉温湿探头与GPS探空仪测量结果一致性较好,机载自动站与两者差异较大。飞行探测试验表明:长航时复合翼无人机在近地面大气层探空方面机动性强,与常规旋翼无人机相比,可获取更大垂直与水平范围的气象要素信息。     

层状冷云人工增雨可播性实时识别技术研究

该文综合分析了4次层状冷云人工增雨过程的雷达回波、粒子测量系统(PMS)探测资料，以及GPS定位资料，提出应以PMS的FSSP-100探头探测的云中粒子浓度以及2D-C探头探测的云中大粒子浓度作为判别云中可播性的主要技术参量，并发展了层状冷云飞机人工增雨实时监测指挥技术。FSSP-100探测的粒子浓度不小于20/cm3的云区才具有一定的可播性。其中2D-C探测的大粒子浓度小于20/L时，可确定为强可播区，否则为可播区。     

A switched continuous-wave sonic anemometer for measuring surface heat fluxes

A one-dimensional sonic anemometer system suitable for use in measuring near surface heat fluxes is described. It operates by transferring continuous sound waves in alternate directions between a matched pair of cheap ultrasonic transducers. The design and development of the anemometer is described, together with wind tunnel tests, and field experiments, in which the performances of several prototypes are compared with those of other anemometers over stubble and over forest. The results indicate that the device is suitable for measuring eddy correlation heat fluxes to an accuracy better than 5%.     

超声波传感器雪深测量与人工观测对比试验分析

通过对2010年2、3月佳木斯国家基准气候观测站人工观测与超声波雪深传感器测量获取数据对比、分析不同天气条件下（高风速、低风速、低温度）两种方法获得的数据差值的变化情况。结果表明：观测结果差异的大小主要受温度和风速两个因素的影响。低温环境下温度会影响超声波的行程时间使得超声波传感器的测量精度受到影响,通过温度补偿的方法对雪深进行订正可以提高超声波传感器的测量精度,两者的差值较小,且观测资料有较好的可比性;高风速时,风速会影响超声波脉冲,使其偏离传感器的下方,同时超声波的速度也会受到影响,从而影响测量结果,使得两者的差值较大。     

基于小波包变换的EMD算法在超声信号处理中的应用

提出基于小波包变换的EMD算法,并将其应用于超声回波信号去噪.对于采用EMD分解含高斯白噪声的超声缺陷信号存在模态混叠的问题,首先用小波包变换对信号作预处理,再对信号进行EMD分解,最后重构出有用的缺陷信号.实验结果表明:该方法不仅具有很好的消噪效果,而且重构的缺陷信号的波形失真度小,有利于对信号做进一步的定量分析.     

饮用水中三种痕量卤代甲烷的超声辐照处理

以饮用水中痕量氯仿、四氯化碳和一溴二氯甲烷3种卤代甲烷为目标化合物,采用超声辐照技术研究它们在不同条件下的去除效果.结果表明,3种卤代甲烷的超声降解遵循准一级反应动力学模型,超声辐照1 h后的去除效率与速率常数均按氯仿、一溴二氯甲烷、四氯化碳的顺序递增,分子的疏水性对3种卤代甲烷的降解效率有显著影响.超声强度越大,饮用水中的痕量卤代甲烷去除效果越好.超声辐照后自来水的pH值降低很小,进一步论证超声技术应用于饮用水处理的可行性.在敞口容器中,超声波辐照对水样中的卤代甲烷同时存在着降解与吹脱作用,根据超声空化理论,提出可能的超声吹脱机理.     

超声风速温度仪的误差分析与检定方法研究

根据超声风速温度仪的原理,分析了其测量误差的主要来源,进而总结出两个主要误差项.针对这两个主要误差项提出了一种快速的误差检定方法,理论上只需两次测量即可完成对风速温度的误差检定.同时分析了不同温度条件下相对湿度对超声风速温度仪测温的影响,并给出了相关结论.     

恶劣气候对超声换能器声场影响的仿真分析

压电式超声风速传感器相对于传统的机械测风仪器具有更高的精度和可靠性,但实际使用过程中,一些地区户外气候环境复杂,当遭遇恶劣天气时会对超声换能器发出的辐射声场造成影响.利用COMSOL有限元分析软件针对压电式换能器在已知半径的球型区域内声场分布进行模拟分析,通过改变换能器与空气耦合的边界条件,模拟了暴雨和沙暴两种恶劣天气...     

Flow field visualization of sediment-laden flow using ultrasonic imaging

This investigation concerns the application of particle image velocimetry (PIV) to ultrasonic images of sediment-laden flow in order to obtain accurate, quantitative, two dimensional vector maps of the flow field within the sediment suspension. Experiments were carried out using a medical ultrasound scanner to obtain ultrasonic images in a kaolin/salt water suspension of mean concentration 16 g/l and to compare results obtained with the ultrasound scanner in clear water with those from established measurement techniques. Measurements of mud were obtained, and the comparison with established methods indicated that the application of PIV to the analysis of ultrasound images yields velocity information accurate to within ±15%. This measurement technique will be of great value in furthering the understanding of the behavior of sediment-laden flows.     

天津地区设计暴雨强度的推算与适用

设计暴雨是防洪和排水设施建设的重要基础,完善设计暴雨是加强应对区域洪水和城市内涝灾害风险的重要保障。由于一般气象站的暴雨观测资料不足以推算城市排水所需的设计暴雨强度,因此研究如何最大限度地利用常规观测资料,对于在空间上细化城市排水设计暴雨具有重要意义。该文选取天津市区和塘沽两个具有长年分钟雨量资料的气象站,基于年最大值和年多值两种数据采样方式对暴雨强度进行推算,并分别编制了暴雨强度公式。与天津市区相比,塘沽的暴雨强度明显偏大,其在市政排水设计上不宜采用与天津市区相同的标准,否则将面临更大的暴雨内涝风险。对比分析两种暴雨强度公式计算值表明:当标准为2~10年一遇时,基于年最大值采样法的暴雨强度公式在排水设计上具有适用性,即利用常规观测资料推算的设计暴雨强度在排水设计方面的适用范围。这为在空间上进一步细化城市排水设计暴雨提供了参考。     

超声波测风仪风速的不同算法误差分析

超声波测风仪与气象业务用风向标测风仪相比具有诸多优势,可为气象业务中风向风速观测急需解决的较多问题提供解决方案。为促成超声波风速仪尽早在气象部门业务应用,同时解决资料同化等问题,研究和选择适用于超声波测风仪的风速平均(平滑)算法显得极为重要。为此,从超声波测风仪测量原理出发,介绍了超声波测风仪获取数据的特点;利用台站获取的超声波测风仪风速的秒数据,采用不同时段、不同平均(平滑)方法,计算风速多种形式的平均值,通过统计、分析和比较,获得了标量和矢量不同算法下风速平均值的特性差异及其之间的误差,进一步验证了标量平均大于矢量平均的结论。通过对超声波测风仪的风速算法研究及其误差分析,对减小因算法带来的风速测量误差提供方法,同时探讨了超声波测风仪在气象业务使用的可能和方向。     

雨量计自动校验仪设计

雨量计是气象、水文、农业等部门观测降水量的重要仪器,新生产的雨量计以及使用中的雨量计都需要进行校验以确保其精度和可靠性.目前利用手工校验的方法不方便且精度难以保证,针对这一情况,设计了一种便携式雨量计自动校验仪.该仪器利用超声波实时检测当前液位进而控制步进电机自动调节流速、流量,保持水流量的均匀.利用软件可设置不同的雨量来模拟实际的降雨,最后通过对比雨量计读数看其是否符合精度要求.系统选用了高频的超声波传感器,处理器计时频率达到50MHz,提高了测量的精度.