气象用湿敏电容传感器的稳定性测试与分析

为研究湿敏电容传感器的稳定性特征,利用14支湿敏电容传感器静态测试数据,用误差年漂移量定量表征湿敏电容传感器的稳定性,并对误差年漂移量的变化规律及影响因素进行分析。结果表明,湿敏电容传感器的稳定性受温度、温度和湿度的交互作用以及厂家制造水平的影响,低温时稳定性较差;室温时稳定性随湿度升高而降低。经过一年的使用,78.6%的湿敏电容传感器无法满足技术指标要求。     

可见光和红外波段大气体散射强度特性

搜集整理了气溶胶、雾和雨的观测资料,运用米氏理论计算并分析了大气体散射强度特性.结果表明:大气体散射能量主要集中在前向较窄的散射角区间内,体散射相函数随散射角的分布取决于粒子尺度谱、波长和复折射指数,不同类型粒子体散射相函数随散射角的分布特性有较大的差异;大气单散射反照率受波长和复折射指数虚部影响,其值范围变化较大,相...     

分子散射对星载测风激光雷达Mie通道的影响

多普勒测风激光雷达利用大气中粒子的后向散射信号谱测量风速,但分子和气溶胶后向散射强度和光谱宽度差异较大,所以在实际测量中需要根据分子和气溶胶的垂直分布情况选择不同的信号。当选择气溶胶散射信号反演风速时,会受到分子散射信号的影响。本文研究了分子散射对星载多普勒测风激光雷达Mie通道风速反演的影响问题,并进行了仿真模拟,结果表明,当直接利用探测器接收到的原始信号进行风速反演时,分子散射信号会增大反演误差；因此基于探测器所有通道上光子数最小的一个通道上的光子全部来自于分子散射的假设,提出了一种减小分子散射信号对Mie通道风速反演干扰的方法,通过模拟表明,利用该方法后,对流层内风速反演精度明显提高,相对误差从原来的20%~30%减小到10%以内,除近地层以外的相对误差小于5%；但平流层内的误差几乎不发生变化。     

CALIPSO星载激光雷达系统在全球气溶胶探测中的应用

气溶胶对于地球候系统具有非常重要的作用,气溶胶变化是气候预测不确定性的主要依据,CALIPSO是第一个提供全球气溶胶观测的星载激光雷达系统。文章阐述了星载激光雷达系统CALIPSO的结构和理论基础;介绍了利用其搭载的偏振激光雷达CALIOP对全球范围内的气溶胶进行探测的原理,并利用实测的2013年1月全球气溶胶信息,对全球气溶胶及光学厚度分布进行分析。结果表明,在冬季非洲中部、中东、印度、中国大陆地区是探测到的气溶胶密集区,由于工业活动的影响,平均光学厚度甚至达到0.4~0.6。     

地基云图云状识别技术及其研究进展

云在大气辐射传输和气候变化中起着重要作用,准确自动地对云的类型进行判断是提高天气预报准确率的重要应用研究之一。地基云图云状的识别是实现地面测云仪器观测自动化的重难点问题。总结了地基云图识别技术的国内外的研究现状及其关键技术,介绍了地基云图光谱和纹理特征提取以及自动分类的方法,讨论了研究中面临的难题,在此基础上,对地基云图识别技术的研究前景进行了展望。     

全天空红外测云系统辐射传感器的替代定标

为了实现全天空红外测云系统辐射传感器业务运行过程中的定标,提出了一种以晴空辐射为标准辐射场的替代定标方法.根据SBDART辐射传输模式计算出的晴空大气向下红外辐射以及辐射传感器对天空观测的输出量化值,利用线性回归方法确定出传感器全场各像元的响应率和偏移量.定标结果分析表明,响应率不确定度为2.03 DN unit/(W·m-2·sr-1),偏移量具有明显的正态分布特征,为空间随机噪声.标准黑体检验表明温度反演平均误差不超过±1.5℃,能够满足系统定量化应用的要求.     

前向散射能见度仪测量误差的理论分析

前向散射能见度仪(FSVM)是测量能见度的主要仪器.从测量原理和散射理论出发,推导出了FSVM的探测方程,以此为基础,采用模拟计算与统计分析相结合的方法,分析了由于气溶胶性质不确定性和仪器光电机技术性能变化两方面引起的FSVM的8类误差源及其不确定度值.结果及分析表明:现有技术条件下仅考虑光电机性能不确定性而引起的能见度相对不确定度为4%;气溶胶性质不同而引起的相函数变化以及忽略吸收效应是FSVM的主要误差源,考虑到气溶胶性质的不确定性,能见度相对不确定度可达28%;若能识别出气溶胶性质,对于单一的雾、乡村型气溶胶和城市型气溶胶,能见度相对不确定度分别为7%、9%和18%;相函数对散射角的变化比较敏感,由于运输、架设和使用过程会对散射角产生相当的影响,必须对散射角进行校准.研究结果对FSVM的使用、改进和校准提供了理论支持.     

直接辐射式日照计业务应用关键技术分析

日照时数是地面气象台站观测的基本项目。长期以来,我国主要使用暗筒式日照计进行日照时数观测,自动化程度低,精度较差,资料可比性难以保证。随着技术的发展,国外出现多种自动日照计,而国内这方面研究较少,与国外先进水平有一定差距。为了研制具有自主知识产权、可业务化应用的日照计,通过分析直接辐射式日照计的发展现状和关键技术,认为基于直接辐射式的自动日照计有广泛的应用前景,重点需要解决传感器的辐射响应、传感器设计与封装、太阳位置的自动跟踪、整机的结构优化等问题,提高仪器的环境适应性、长期稳定性和可靠性。     

基于非制冷红外焦平面阵列的全天空红外测云系统

云的地面观测是对本地天气进行实时监测的重要工作.目前,主要采用人工目测方法进行云的地面观测,无法准确提供夜间云的资料.为了实现云的全天空昼夜自动监测,采用非制冷红外焦平面阵列(UIRFPA)和扫描的方式,通过拼图、定标、大气修正、云识别等数据处理,研制成功了全天空红外测云系统.该系统由光学测量单元、扫描单元、环境参数测量单元、采集与控制单元和数据处理单元组成.初步的观测试验表明,该系统所给出的全天空云分布图像以及云量、云族与实际天空状况一致,考虑探测器工作温度效应的非制冷红外焦平面阵列定标模型,可满足全天空云监测的辐射定量测量要求,定标处理以及云识别算法可行.     

机载微波辐射计大气温湿廓线反演性能分析

基于RTTOV实现了机载平台的大气微波辐射传输快速计算,给出了机载微波遥感的权重函数;结合ECMWF大气温、湿廓线库建立了用于算法开发的训练库和检验库,并基于神经网络反演算法分析了不同通道组合、观测误差、平台飞行高度等因素对机载平台下微波大气温、湿廓线反演性能的影响。结果表明;神经网络反演算法可以简便、高效地利用多波段的观测信息得到大气温、湿廓线,湿度探测通道可有助于大气温度廓线的反演,且50GHz和118.75GHz附近通道对湿度廓线的反演尤其重要,具有良好的互补性;另外,飞机平台高度的降低能够显著改进飞机以下高度一定范围内的大气温度反演结果。