透射式和前散射式能见度仪性能的分析

介绍了大气能见度研究的基本理论、消光系数的概念和计算方法,对国内外主流的透射式和前散射式能见度仪从优缺点、低能见度下数据对比和应用场所3个方面进行了比较分析。     

CJY系列前向散射能见度仪

洛阳卓航测控设备有限责任公司生产的CJY系列前向散射能见度仪，采用光源能量闭环自动控制技术和腔体温度自动控制技术，使设备发射和接收系统具有很高的稳定性；系统采用了电路锁频锁相放大技术和先进的计算机处理反演技术．实现了大气能见度的自动测量。该产品技术性能指标和功能居国内先进行列，总体技术达到了国际先进水平。     

宁夏霜现象的判别指标研究

根据霜天气现象形成的主要气象条件,选取气温、相对湿度、地面温度作为主要因子,利用宁夏地区比较有代表性的银川、石嘴山、青铜峡、中卫、固原5个自动气象观测站,2014—2015年的每日逐时自动观测资料及人工记录的天气现象进行统计分析。通过初选指标的统计分析,发现南部山区拟合率低于60%,结合典型个例分析,加入降水、风等影响因子进行综合统计分析,发现各地区拟合率均有明显提高,5个地区的平均拟合率为83%。最终凝练出较能代表宁夏地区出现霜天气现象的判别指标,为预报业务人员判别霜天气现象提供了一定的参考,同时对加快实现宁夏天气现象自动化观测具有重要的现实意义。     

西吉县自动气象站与人工站观测数据差异分析

利用对比差值、标准差与不确定度、缺测率、粗差率和一致率等方法,对宁夏西吉县国家基本气象站2003年1月-2005年12月自动站和人工站观测数据进行对比分析。结果发现：对比观测期内各要素自动站平均缺测率和粗差率均在标准值内;除气温外,其他各要素的一致率及其准确度能够满足日常业务使用;气压、0～20cm地温、气温和相对湿度平均差达到标准;气温的一致率略低于标准,观测时间不一致是产生差异的主要原因;自动站与人工站10min与2min风速和风向相符率差值较大,其准确度也存在一定的误差,造成这些差异的主要原因是仪器原理、观测方法、观测时间、仪器技术I}生能的不同以及样本差异等。     

激光在海水中的衰减特性

分析了光在海水中的吸收效应和散射效应;并通过使用半解析蒙特卡罗方法模拟了蓝绿激光在海水中的传输过程,获得前向散射光斑截面光子数随散射角平均余弦值、衰减系数、海水单次散射反照率和距离等参数变化而变化的规律,即随着传输距离的增加,前向散射光斑截面光子数增大,达到一定距离后,增加趋于平缓;光子数随着传输距离的增加呈类指数下降的趋势;相同传输距离、不同水质参数,光子数差异较大。研究结果对水下激光目标探测有一定的参考价值。     

瑞利激光雷达探测中层大气密度和温度

利用瑞利（Rayleigh）散射激光雷达探测中层大气密度和温度的原理和方法,能够探测30~90 km范围的中层大气密度和温度的垂直分布。根据这种方法和实际测量得到的数据,把反演得到的结果与标准大气模型CI-RA86观测结果进行了对比,凸显具有较好的一致性。在一般情况下,30~65 km高度范围内激光雷达获得的大气密度与CIRA86密度偏差≤5%;温度偏差〈3 k,而在75 km以上温度偏差较大。     

东印度洋天气和风暴潮预报系统的初步评估

东印度洋天气和风暴潮实时预报系统(EPMEF_EIO)由区域大气模式和区域风暴潮模型组成,每天实时运行4次.大气初边场来自美国国家环境预报中心(NCEP)的全球预测系统(GFS),通过区域嵌套得到印度洋-东印度洋-斯里兰卡区域的3 d预报结果.大气模式的10 m预报风场驱动风暴潮模式,得到东印度洋-斯里兰卡区域的潮汐和风暴潮3 d预报结果.通过与中国科学院南海海洋研究所斯里兰卡站气象塔观测数据、最优台风路径数据和科伦坡水位站数据对比,发现模式预报气温和相对湿度的日变化较观测值偏小,气温总体RMSE为1.26℃,相关系数为0.8,相对湿度的总体RMSE为7.0%,相关系数为0.7;模式预报风速以整体偏大为主,总体RMSE为2.3 m/s,相关系数为0.65;模式预报风向能把握主要的变化趋势,RMSE在20°~32°之间,相关系数约0.65;模式24、48和72 h路径预报平均误差分别为110.5、166.4和181.0 km.此外,模式水位预报的RMSE为0.035 m,占最大振幅约5%,与观测的相关系数达到0.996.这说明了模式可以用于预报潮汐和风暴潮过程.     

透射式能见度仪的数学模型与误差分析

为解决大气透射能见度仪的测试精度问题,对透射式能见度仪建立了简单的数学模型,从理论上分析了仪器测试的误差来源;并以提高接收机的稳定性和延长基线为思路提出了一系列提高能见度仪测试精度的解决方案。为了验证该方案的有效性,安排了2套设备在同一地点做了对比测试。测试结果表明：2套参试仪器的测量值总体走向是一致的,在能见度较高且快速变化时,虽然2台设备测试数据出现偏离,但已经达到了气象部门对透射式能见度仪的精度指标的要求,证明了数学模型的有效性。     

基于Hydrolight模拟的内陆水体光场的二向性

为了进一步完善内陆水体光场的二向性研究,以水体固有光学量和水质参数为输入,采用Hydrolight辐射传输模型模拟了内陆水体光场的二向性分布,获得了二向性因子Q、f/Q随观测方向、波段的变化规律以及Q、f/Q受驱动要素的影响规律.结果表明:f/Q随波段的变化大于随观测天顶角和观测方位角的变化,f/Q随观测天顶角变化大于随观测方位角的变化;观测方向对蓝光和近红波段f/Q的影响大于对绿光和红光f/Q的影响.Q、f/Q的驱动要素中太阳天顶角、悬浮物质量浓度、叶绿素a质量浓度、悬浮物后向散射概率及云量属于主导要素,在反演浑浊类水体水质参数时需要慎重对待;aCDOM、叶绿素后向散射概率、漫总比、风速等要素对光场二向性的影响可以忽略.总体而言,仅考虑二向性影响时,水质参数遥感反演时应尽量选用绿光和红光波段、观测天顶角在40°范围内、观测方位角在0°~150°和210°~360°内的遥感反射率数据,可以适当降低方向性观测引入的误差,提高水质参数反演精度.     

π平面上冻结黏土破坏函数适用性试验研究

为了研究冻土在π平面上的强度特征,利用冻土空心圆柱仪对冻结黏土开展了-6.0℃条件下4个平均主应力p(1.0,3.0,4.5和10.0MPa)和5个应力Lode角θσ(-30.0°,-16.1°,0°,16.1°和30.0°)的定向剪切试验.结果表明:定向剪切路径下冻结黏土的应力-应变曲线均呈现应变硬化特征;随着中主应力系数b值的增加,轴向强度逐渐降低;随着平均主应力p值的增大,中主应力系数b值对广义剪应力-剪应变曲线的影响逐渐减弱;在平均主应力p值较小时,中主应力系数b值的变化对破坏应力比的影响较大,而在平均主应力p值较大时,这一影响则较小;在相同中主应力系数b值下,破坏应力比随着平均主应力的增大而减小.随着平均主应力的增加,π平面上冻结黏土的破坏曲线形状从光滑外凸三角形渐变为圆形,非线性广义强度理论能较好描述这种演化规律.     

宁夏盐池通用机场预选场址气象条件可行性分析

利用气象站近10年逐时和逐日气象观测资料,对盐池通用机场预选场址的风速、风向频率、温度、降水,以及低能见度、低云、沙尘、雷暴、积雪、大风、冰雹等影响机场场址选择的天气气候条件进行了分析.结果表明,盐池通用机场预选场址区域具有年平均风速低,风向季节变化规律明显,年静风频率高的气候特点.全年各月平均风速在2.1~3.0 m/s,风向以WSW,W,WNW和SSE为主,累计频率超过30%.0.0~5.0 m/s风速等级风和静风的累计频率达90.6%.整个机场预选场址区域低能见度日数少,能见度好;出现小于800 m,800 m~2 km,2~4 km的能见度天气的年平均日数分别为2.7,2.9,2.0 d;大风、雷暴、冰雹、闪电、沙尘暴等天气年平均日数分别为13.2,17.2,0.3,10.8,13.4 d.总体而言,整个预选场址具备建设通用机场的优良的天气气候条件,非常有利于该通用机场工程的设计及将来的安全运行.     

太阳辐射直散分离模型比较研究—以北京地区为例

在建筑能耗模拟与太阳能建筑系统设计中,逐时的太阳直射和散射气象数据是最重要的基本参数。由于中国辐射观测数据的缺失,逐时直射和散射数据很难获得。很多学者对此进行了研究,提出了数十种直散分离模型。采用北京地区2009年—2011年3年太阳总辐射和散射实测数据,选取Erbs模型、Orglill模型、清华大学随机气象模型、宇田川光弘模型、张晴原模型5个代表性的直散分离模型进行计算验证,分析比较了实测数据和计算数据之间的相关系数R、均方根误差RMSE和相对误差RE,得出晴空指数Kt可以作为最主要的影响因子,Erbs模型预测散射的准确率最高,其次为张晴原模型和Orglill and Hollands模型。     

基于贝叶斯融合的土壤含水量估计

提出了一种基于贝叶斯融合的土壤含水量估计方法。该方法首先利用散射计与辐射计协同试验数据分别测量后向散射系数和亮温,并利用主被动模型提取农作物下垫面土壤含水量;然后利用贝叶斯融合算法将主被动反演结果进行融合,在农作物完整生长期,融合后土壤含水量与真实值相比,平均平方误差（MSE）小于3.56、平均绝对差值（MAD）小于1.36、平均相对误差（MRE）小于13.92%,同时分级贝叶斯与经典贝叶斯同真实土壤含水量的决定系数为0.77和0.60,证明基于贝叶斯理论的融合算法能够在整个生长期土壤含水量估计优于单一传感器。     

由行程编码改进的一种通用性压缩算法

通过对行程编码(Run Length Encoding)的算法分析,提出了一种改进的无损压缩算法.该算法主要思路是:首先设定一个初始阈值,顺序扫描数据并记下最大值和最小值;当最大值和最小值的差值超过该阈值时,适当增大阈值;当差值不超过限定值时,将数据进行分段,根据实际情况对各分段数据采用本文介绍的差值编码或自然编码.解码过程中,根据包含最小值、起始位置、结束位置和该数据段需要的编码位数的信息文件和包含该段原始数据和最小值之间差值的差值文件还原数据.通过实例的测试和比较,给出了压缩效果公式,证明此算法比传统RLE算法的压缩效果更有效.     

基于遗传算法的大厂矿区地震定位研究

基于遗传算法对大厂矿区的地震进行重新定位。为验证该方法在大厂矿区的应用效果,首先对已知的5次人工爆破进行定位,得出平均定位水平误差在146m范围内(矿区台网定位水平误差为500m),进而对大厂矿区的81次ML1.0级以上地震进行重新定位,结果表明:大厂矿震主要呈北西向展布,且主要集中在大厂断裂右侧;较大地震均与大厂断裂呈平行状分布,推断其附近可能有隐伏断层存在;大厂矿区地震主要受北西向断层的影响,受北东向断层的影响不大。定位后震源平均深度为2.8km,最大深度6.5km,最小深度1.5km。     

燃料抛散中液体颗粒尺寸的研究

利用激光散射仪和纹影仪观测了水的抛撒首次破碎和二次破碎中的液体颗粒尺寸,并对水的抛撤二次破碎中的液体颗粒尺寸进行了数值模拟计算。实验观测表明：水的抛撒二次破碎中,在固定位置测量到的云雾区液体颗粒Sauter平均直径随测量时间的增加呈现出减小的趋势;而云雾区的宽度随着抛散中心和距离增大而呈现出增加的趋势;云雾区前缘的液体颗粒Sauter平均直径则随着与抛撒中心的距离增大而呈现出先逐渐增大然后迅速减小的趋势,这与数值模拟计算结果基本一致;水的抛散首次破碎过程中,液体颗粒尺寸达到厘米数量级。     

GPC-HPLC-MS法检测辣椒油中罗丹明B

建立了全在线凝胶渗透色谱净化-高效液相色谱-串联质谱分析辣椒油中罗丹明B的方法。样品用溶剂溶解,直接上全在线凝胶净化/定量浓缩联机系统净化后,联机高效液相色谱-串联质谱进样。罗丹明B标准溶液在1.0~50.0 ng/mL浓度范围内,峰面积与浓度呈良好的线性关系,相关系数(R2)为0.999 8。在添加量为1.0~10.0μg/kg时,平均回收率为85.75%~90.93%,精密度0.89%~2.33%。方法检出限1μg/kg,该方法灵敏度高、重复性好,净化时间短,显著地提高了工作效率,溶剂用量显著减少,降低了对环境的污染。     

运动介质球的瑞利散射特性研究

基于电磁场的多尺度理论和相对论理论,得到了高速运动目标散射场的表达式。以各向同性介质球、单轴介质球为例,研究了微分散射随目标运动速度、电磁参数张量的变化。结果表明:前向散射随速度的增大而增大,后向散射则相反;对单轴介质目标而言,非光轴方向的介电常数、光轴方向上的磁导率对散射有着较大的影响,光轴方向的介电常数、非光轴方向的磁导率对散射的影响不大。     

动态资讯

<正>探日卫星“夸父一号”向国内外试开放观测数据我国首颗综合性太阳探测卫星“夸父一号”准实时观测数据4月12日起向国内外试开放。此次数据试开放的范围，包括自4月1日起的太阳硬X射线成像仪（HXI）的全部观测数据、全日面矢量磁像仪（FMG）的部分观测数据、莱曼阿尔法太阳望远镜（LST）的部分观测数据，以及它们此后的准实时观测数据。     

基于无参考图像获取能见度的车载视频自适应去雾算法

为解决雾天环境下车辆环境感知困难的问题,针对车行视程去雾算法无法自动获取能见度、复原图像色彩过饱和、细节丢失严重等情况,克服传统器测法和目测法对能见度获取的非实时性及主观性,提出了一种改进的非线性二分求根算法,利用无参考图像空域质量评价指标（BRISQUE）对能见度进行实时修正,最终实现了能见度的自动估值。作者改进了大气能见度与车行可视距离的关系函数,由改进后的车行可视距离求出的透射率值与实际透射率相比误差减小,降低Halo效应的产生、增加了图像细节信息。实验表明,利用能见度求出的透射率估值在大气光散射模型下能够自适应的处理雾霾视频,复原出的视频图像画质清晰,色彩鲜艳亮丽不失真且能保留大量的图像信息,处理过程视频流畅无卡顿,对于在雾天环境中交通场景不断变化的车载视频也有良好的去雾效果。