碳气凝胶/四氧化三钴复合材料的制备及电化学性能

采用电化学沉积法,以碳气凝胶(CA)为基底沉积氢氧化钴(Co(OH)2),并热处理制备碳气凝胶/四氧化三钴(CA/Co3O4)复合电极材料。采用XRD,SEM对样品的结构和微观形貌进行表征。采用循环伏安,恒电流充放电测试,交流阻抗测试对样品的电化学性能进行了表征和测试。研究结果表明,采用电化学沉积法制备的CA/Co3O4复合电极材料,在电流密度0.5和5 A/g时,其质量比容量分别为1 020和646 F/g。可见Co3O4的复合,能够很大程度的提升电化学性能。     

基于非球形雨滴的降雨对激光传输衰减的影响

为了进一步确定降雨对激光在大气中传输衰减的影响,将雨滴的非球形效应考虑在内,在雨滴的近似椭球模型、归一化谱分布的基础上,利用射线追踪法计算群雨滴在可见光和近红外波段的散射和衰减特性,讨论分析雨滴谱分布和降雨强度对可见光和近红外波段激光传输衰减的影响。数值模拟结果表明,不同谱分布的群雨滴散射能力从大到小依次为JD、MP、Gamma和JT分布;激光衰减不仅受降雨强度的影响,也与雨滴的数密度有关,数密度越大,激光衰减越大;而形状对群雨滴的影响较小。所得出的结论有助于准确评估降雨对激光传输的影响以及改善激光传输、通信和激光测风等应用。     

15～23 GHz微波链路雨衰的敏感参量分析

为了提高微波链路雨衰特征的描述精度,拓展微波链路信号的可用参数,该文利用部署于江苏江阴地区的15 GHz,18 GHz和23 GHz微波链路和雨量计开展同步对比观测,拟合得到3种频段的微波链路雨衰关系.提取并分析了接收信号电平的平均值、中位数、25％分位数、75％分位数、标准差、极大值和极小值等13个特征量与晴雨时刻、降雨强度之间的关系,得出结论:微波链路的信号变化和降雨强度的变化存在明显的负相关关系.实际拟合的雨衰关系与ITU-R的经验雨衰关系具有较好的一致性,但是在不同频段上均有差异;所有13个参量在有雨时刻和无雨时刻均存在一定概率的重叠,这是造成晴雨区分困难的主要原因;频率越高,信号变化受降雨的影响越显著,越有利于微波链路反演降雨.所得出的结论为提高微波链路测雨方法中的晴雨区分、参考值确定以及雨强反演的精度提供重要依据.     

15～23 GHz微波链路雨衰的敏感参量分析

为了提高微波链路雨衰特征的描述精度,拓展微波链路信号的可用参数,该文利用部署于江苏江阴地区的15 GHz, 18 GHz和23 GHz微波链路和雨量计开展同步对比观测,拟合得到3种频段的微波链路雨衰关系。提取并分析了接收信号电平的平均值、中位数、25%分位数、75%分位数、标准差、极大值和极小值等13个特征量与晴雨时刻、降雨强度之间的关系,得出结论:微波链路的信号变化和降雨强度的变化存在明显的负相关关系。实际拟合的雨衰关系与ITU-R的经验雨衰关系具有较好的一致性,但是在不同频段上均有差异;所有13个参量在有雨时刻和无雨时刻均存在一定概率的重叠,这是造成晴雨区分困难的主要原因;频率越高,信号变化受降雨的影响越显著,越有利于微波链路反演降雨。所得出的结论为提高微波链路测雨方法中的晴雨区分、参考值确定以及雨强反演的精度提供重要依据。     

基于单帧双脉冲成像的降水微物理特征测量仪

为了实现对降水粒子尺度、形状、速度等微物理特征的同步测量,提出了一种基于单帧双脉冲成像的降水粒子测量方法,并搭建了降水微物理特征测量仪样机,该样机由脉冲光源、面阵图像传感器、以数字信号处理(DSP)芯片为核心的采集与控制单元、数据处理单元组成。然后研究了利用点扩散函数进行图像复原的方法,以及利用曝光参数进行粒子捕获概率修正的方法,并利用定标小球进行了检验。最后使用该仪器在南京地区进行了降雨外场实验,并与OTT雨滴谱仪进行对比。实验结果表明:仪器可以同步测量雨滴的形状、轴比、速度与尺度等微物理特征,与经验模型具有良好的一致性;与OTT雨滴谱仪的雨滴谱分布和降雨强度有很好的一致性,二者测量降雨强度的标准偏差为1.57mm/h,相关系数达到96%。该仪器对降水微物理特征具有更好的测量效果,可以在野外长期无人值守运行,在大气物理研究、数值天气预报模式、水文学研究等领域有着广阔的应用前景。     

不同类型降水对毫米波传播特性的影响研究

为了提高复杂降水条件下毫米波传播衰减的评估精度,通过分析多个地区的降水谱特征,得出具有代表性的层状云降雨、积层混合云降雨、积雨云降雨以及干雪、湿雪的谱分布参数,然后结合降水粒子的形状、相态、介电模型,计算降水体目标在毫米波波段的散射特性.结果表明,降水强度不是唯一影响毫米波传播衰减的因素; 降水粒子相态、谱分布、入射波频率和温度等对毫米波传播特性均有不同程度的影响,其中谱分布和数密度是影响降雨对毫米波衰减的主要因素; 冰水构成比例是影响降雪对毫米波衰减的主要因素; 不同相态的降水,尤其是干雪、湿雪和雨对毫米波传播影响的差异较大; 而温度的影响较小.并建立了考虑谱分布和温度的降水衰减模型.     

微波链路网对降雨强度场反演的影响研究

为了提升利用微波链路网反演降雨场的效果,针对实际通信基站设计了不同链路数、不同结构的微波链路网,利用基于CT成像原理和Tikhonov正则化原理的降雨场层析模型开展了微波链路网反演降雨场的仿真实验,分析不同微波链路网对反演结果的影响.实验结果表明:不同结构的微波链路网对于不同降雨场具有不同的反演效果,各种微波链路网反演结果的平均偏差和平均绝对偏差均在1.25~4.76 mm/h,平均绝对百分比偏差在3.10%~9.70%,图像质量指标（universal quality index,UQI）值在0.711~0.955;链路数量越多、密度越大、分布越均匀的链路网,反演效果越好.该工作为下一步开展微波链路降水观测网的实际构建和优化提供了技术基础,对于进一步提升气象、水文领域的强降水监测效果具有实际价值.     

基于光学原理的地面气象观测仪器及应用分析

介绍基于光学原理的云、能见度及天气现象的器测原理和仪器,探讨应用中需关注和解决的问题.从相关技术、设计研发和业务使用的角度做了一定的思考,认为需要从加强基础理论研究、构建相关识别模型和建立器测标准等方面来推进地面气象观测全要素的自动化观测,提高我国气象观测自动化水平.