气温多传感器观测数据差异分析

文章中通过模拟观测场条件和利用计量检定设备进行观测试验,对不同安装方式的温度观测数据对比差值进行统计分析,结果表明:温湿度支架上的保护套管会使传感器测量值滞后于环境温度变化,当观测场环境下的温度传感器露出长度小于4 cm时,气温上升时温度数据低于环境温度,气温下降时温度数据高于环境温度。建议规范传感器安装、温度传感器探头长度应至少较保护套多4 cm。

微波辐射计与探空观测数据对比分析

为了评估RPG-HATPRO微波辐射计的探测性能,文章对比分析了广东省清远市探空观测站的探空观测数据与微波辐射计数据,通过比较不同观测高度、不同天气条件下的数据质量分析仪器性能。结果表明:RPG-HATPRO微波辐射计边界层温度廓线的有效探测高度为2000 m,对流层湿度廓线的有效探测高度为10000 m;微波辐射计的对流层温度数据探测误差分布随高度增加呈曲折上升趋势;降水条件对微波辐射计温度、湿度数据准确性有一定影响,在无降水条件下,微波辐射计湿度数据的准确性更为稳定。研究结果为微波辐射计的更有效应用提供支持。

激光雷达和微波辐射计温湿度廓线与探空数据的对比分析

基于西安泾河国家气象站2021年微波辐射计、西安理工大学研制的大气温湿度廓线激光雷达等设备观测数据反演计算0~10 km以下的温湿度,通过与探空资料的对比分别评估了微波辐射计和激光雷达的探测性能。结果表明,二者反演的温度均与探空数据具有较好的一致性,激光雷达反演的温度和探空温度的相关系数为0.997,均方根误差在1.5~2.5 K之间,微波辐射计反演的温度和探空温度的相关系数为0.973,均方根误差在1.5~5.0 K之间;在反演相对湿度方面激光雷达优于微波辐射计,激光雷达反演的相对湿度和探空相对湿度的相关系数为0.964,均方根误差在5%~15%之间,微波辐射计反演的相对湿度和探空相对湿度的相关系数为0.632,均方根误差在20%左右。

DFC2型光电式数字日照计安装调试与维修保障措施

日照观测是地面气象观测的主要项目之一,可为气象防灾减灾、天气预报、气候分析及科学研究提供重要的数据支持。对日照进行自动化观测,能够克服当前人工观测误差,减少业务人员的工作强度,以增强观测质量和观测效率,进而将更多有价值的气象信息和观测产品提供给专业部门和社会大众。基于此,本文结合光电式数字日照计的结构及工作原理,重点分析了DFC2型光电式数字日照计安装调试方法,同时给出了常见故障及维修措施,以期为设备维护保障提供参考借鉴。

无人机气象探测用温度传感器的响应时间测试方法研究与性能分析

为了提高无人机搭载的温度传感器的动态响应性能,采用恒温恒湿箱与高精度数字多用表的组合方式对5种不同型号的温度传感器进行了响应时间测试方法的研究,同时对5种不同型号传感器的时间响应性能进行了对比分析。结果表明:使用恒温恒湿箱与高精度数字多用表的组合方式对温度传感器进行响应时间测试是可行的,测试的温度传感器应该采用从环境投入箱子的方式;温度传感器封装形式越简便响应特效越好;温度传感器置入百叶箱对响应时间常数的影响较大,因此在无人机气象探测中应避免将温度传感器置入百叶箱中使用。研究结果对无人机气象探空温度传感器的选型具有现实指导意义。

辐射自动观测传感器原理组成与检查维护

文章针对辐射自动观测传感器的原理类型,重点介绍了总辐射表、直接辐射表、长波辐射表、净全辐射表、紫外辐射表和光合有效辐射表的结构组成,分析了观测数据的采样算法,并列举出观测保障中传感器的日常维护和重点检查方法,确保辐射传感器稳定运行,为开展辐射自动观测提供理论与技术支撑。

Airda-HTG4型地基多通道微波辐射计与探空站温湿度对比及个例分析

文章利用徐州探空数据,对同址Airda-HTG4型地基多通道微波辐射计温湿度进行对比评估,结果表明:该型号微波辐射计数据与探空数据有较好的相关性,温湿度的相关系数均在0.8以上,且温度的相关系数达0.992。通过1次个例分析同样表明:该型号设备较好地反演出0~10 km高度的温度廓线和0~5 km高度的湿度廓线。文章可为同型号地基多通道微波辐射计的数据应用提供参考。

辐射传热对储能设备导热性能的研究

在工业条件下实验研究一种新型“水包火”式辐射加热的传热功率和传热效率,分别在额定电功率为9,18,27,36,45 k W的条件下加热,使水温升高,用温度计测量水的温度变化,在炉膛内插入一支热电偶观察炉膛的温度变化。通过实验研究及理论计算,论证了辐射传热对储能设备的传热效果,随着加热功率的增大,传热功率也增大,且二者呈正相关;传热效率则先增后减,且有一个明显的峰值。

全自动太阳跟踪器的研制和应用

为了解决太阳辐射观测台站直接辐射表跟踪不准等问题,成功研制了全自动太阳跟踪器。跟踪器具有两种可自行切换的跟踪方式:传感器跟踪方式和太阳运行轨迹跟踪方式。介绍了这两种模式的工作原理,这两种方式自行切换,互相配合,实现了高精度的全天候太阳自动跟踪。经过数月的原理试验和一年半的台站试验,跟踪误差在±0.14°内。全自动太阳跟踪器的研制成功,在没有改进辐射传感器的情况下,可提高直接辐射、总辐射的测量准确度;解决了直接辐射表信号线缠绕的难题;实现了直接辐射、日照时数和散射辐射的全自动测量。

可在轨溯源的太阳反射波段光学遥感仪器辐射定标基准传递链路

分析了现行光学遥感仪器辐射定标方法的局限性,以满足定量化遥感的精度及多数据融合比对研究的需求。设计了以空间低温辐射计为初级辐射基准,以太阳为光源,包括太阳单色仪、太阳光谱仪、传递辐射计、太阳漫反射板等组件在内的可在轨溯源的光学遥感仪器辐射定标基准传递链路。首先以低温辐射计和太阳光源建立的光谱辐射基准定标传递辐射计和太阳光谱仪;然后利用传递辐射计定标太阳漫反射板,建立对地光谱辐亮度基准;继而将基准传递至地球光谱成像仪作为对地观测标准,从而实现对其它卫星光学遥感器的交叉定标。对光学遥感仪器辐射定标基准传递链路各个环节的分析显示,辐射定标基准传递链路的测量相对不确定度为0.75%。结果表明,以此辐射基准传递链路构建覆盖我国空天一体的遥感定标网络可为建立平行于地面基准体系的空间数据质量保障体系奠定技术基础。

基于气象资料变化特征和辐射传输模式的微波辐射计工作状态分析

提出利用晴天每天早晨08时的观测资料,以大气温度季节变化统计特征为依据,来判断微波辐射计观测期间的工作状态。简要介绍了大气微波辐射传输方程,以南京冬春季节大气温度变化的统计特征为依据,以2010年11月27日—2011年5月29日期间南京某辐射计08时晴天的实验观测资料为例,通过对其12个通道的亮温观测值和计算值进行统计对比和物理分析,给出该辐射计实验观测期间的工作状态判断,认为用于湿度遥感的22.235、23.035、23.835、26.235和30.000GHz五个通道观测期间工作状态良好、稳定,而用于温度遥感的51.25、52.28、53.85、54.94、56.66、57.29和58.80 GHz七个通道性能一直衰退。本文提出的方法可供微波辐射计工作状态监测和观测资料质量控制参考。

FY-3A／MWHS在轨辐射定标及结果分析

风云三号A星微波湿度计(FY-3A/MWHS)是我国首次在轨定量遥感大气参数的高频微波辐射计,本文以发射前地面真空试验数据为基础完成了FY-3A/MWHS在轨辐射定标,利用同期在轨的同类载荷NOAA/AMSU-B数据进行在轨辐射定标对比分析,结果表明FY-3A/MWHS在轨星上定标观测基础数据在卫星绕地飞行一圈的观测过程中变化合理,经非线性偏差订正和天线订正等辐射定标处理后,FY-3A/MWHS与NOAA-17/AMSU-B对应通道定标结果相比匹配目标点通道亮温差最大不超过1.5 K,FY-3A/MWHS在轨辐射定标结果为其资料在数值天气预报模式中的同化以及大气参数反演等定量应用奠定了基础。FY-3A/MWHS定标及结果分析方法对我国未来星载被动微波探测器的在轨定量应用具有示范意义。

太阳漫反射板衰减监测辐射计的设计及性能评估

论述了太阳漫射板星上定标原理,研究了太阳漫射板衰减监测方法。针对星上太阳漫反射板双向反射分布函数(BRDF)的衰变,设计了以太阳为参照,通过与星上漫反射板反射辐射量比对测量实现监测功能的多波段星上漫反射板衰减监测辐射计(SDDM)。介绍了星上定标与漫射板监测的关系,设计了SDDM积分球两开口入光+挡板的光机结构,消除了入射光角度变化与探测器响应的相关性。根据光机结构设置的监测过程,给出了SDDM的监测物理模型,并对SDDM滤光片探测器动态范围设置及信噪比进行了验证和分析。在实验室模拟了太阳照射SDDM太阳观测端口的角度变化,对其透过率模型进行了多次重复测量,结合漫射板相对双向反射比因子(BRF)测量不确定度、卫星姿态及漫射板安装误差进行分析,得到SDDM测量的漫射板监测不确定度优于0.88%。

用FY-1C两个近红外太阳反射光通道的观测数据反演水汽总含量

FY 1C极轨气象卫星扫描辐射仪第 1 0通道的观测波长为 0 .90～ 0 .965 μm ,位于弱水汽吸收区 ,邻近的第 2通道观测波长为 0 .84～ 0 .89μm ,位于大气窗区。该文根据R .Frouin提出的算法 ,用FY 1C资料实现了近红外水汽吸收区和窗区两个通道联合反演水汽总含量。所用的反演关系式为r =exp(B -A m)。其中 ,水汽吸收区与窗区两个通道的反射率之比r可以从卫星测值中求出 ;在探空站所在的地方 ,沿光路的水汽总含量m为己知量 ,可以用统计方法求出系数A和B ;在没有探空站的地方 ,可以根据系数A和B ,用反演关系式求m。影响系数A的因素主要是大气的温、压、湿廓线和仪器的通道响应函数 ,影响系数B的因素是地表反射率。由于这些对反演关系式中的系数取值有影响的因素随时间和地点有变化 ,对不同地区和时段的探空站分别进行统计 ,得到不同的系数进行反演 ,取得了较好的效果。另外 ,还用质量控制手段控制了定位误差可能带来的影响。独立样本真实性检验表明 ,反演值和探空测值之间的偏差约为 1 5 %～ 2 0 % ,相关系数在 90 %以上。

浙江省高分辨率太阳直接辐射图的计算和绘制

以综合考虑天空因素和地面因素的起伏地形下太阳直接辐射分布式模型为基础,采用1∶25万高分辨率数字高程模型(DEM)数据和气象站观测资料,计算了100 m×100 m分辨率的浙江省气候平均月太阳直接辐射以及年直接辐射的精细分布,并分析了起伏地形下浙江省太阳直接辐射的逐月变化规律。结果表明:浙江省太阳直接辐射量以7、8月份最高,1、2月份最低,全省气候平均年太阳直接辐射量为2 083 MJ/m2;地形因子对起伏地形下浙江省太阳直接辐射的影响程度具有随季节变化的特性;局地地形对太阳直接辐射的影响程度随季节而变,在冬半年,太阳高度角较低的季节,局地地形的影响较为显著。

近红外CO_2高光谱探测仪通道选择

近红外波段(1.6μm)遥感可探测大气CO_2含量信息,应用于碳循环研究中。宽波段、高分辨率不但对仪器研制是一个挑战,而且巨大的数据量对观测的正演、反演也是一个挑战性课题。该文应用自由度及信息量分析法,对近红外高光谱波段中探测通道进行CO_2信息量分析,选择前20~100个高信息量的CO_2探测通道,并进行了反演模拟测试。结果表明:前20个高信息量通道占所有通道总信息量的76.4%,仅用所选的前20个通道进行反演,与所有通道参加反演的结果相比,误差增加0.3×10^(-6);通道数增至60时,信息量增加,通道数再增加,信息量则增加不显著;CO_2反演误差存在相似的关系。在高CO_2信息量分布上,弱吸收性质的1.6μm波段和强吸收性质的2.06μm波段表现出不同特点。

风云三号气象卫星微波温度计(MWTS)

微波温度计是一个多通道的被动微波辐射计,用于风云三号气象卫星,风云三号工作在太阳同步轨道。本文描述了微波温度计的功能和性能,微波温度计系统由天线子系统、接收子系统、信号处理和控制子系统、定标子系统和扫描伺服子系统组成,微波温度计的4个接收通道的中心频率分别为50.30 GHz、53.596 GHz、54.94 GHz和57.29 GHz,用于探测大气垂直温度分布。

精指向自解锁星载太阳指向器设计与应用

介绍了风云3号(FY-3,C星)太阳辐射监测仪采用的自主设计的精指向自解锁星载太阳指向器。该指向器是一个绕双轴旋转的指向平台,其由驱动单元、执行机构、编码器、太阳敏感器等实现主动例行工作与被动冗余相结合的在轨太阳指向策略。为避免运输、发射等过程的冲击振动对其性能及寿命影响,指向器具有自由度锁止及释放功能,可以实现发射前的自由度锁止及入轨后的自由度释放。文中给出了指向器的结构组成、指向精度设计过程以及寿命实验结果。FY-3(C星)于2013年10月成功发射,太阳辐射监测仪的太阳指向器入轨后成功解锁,目前为止已经在轨连续运行17个月,在轨指向精度为±0.05°,其承载的太阳辐射监测仪获取了大量高精度有价值的太阳辐射数据。该精指向自解锁星载太阳指向器可为未来风云系列及其它卫星载荷指向机构设计提供应用基础。

自制铂丝温度脉动仪与超声风温仪温度脉动观测的对比研究

本文利用１９９２年８月进行的ＨＥＩＦＥ仪器比较实验的湍流资料，给出了自制铂丝温度脉动仪与超声风温仪进行温度脉动观测的水平比较及分析。结果表明：（１）总体上，两种探头测定的温度脉动方差和相应的温度通量一致性良好，但随着稳定度增强，超声风温仪测定的σｔ略低于铂丝值；温度谱的比较表明，因观测高度较低，超声路径平均效应引起的高频削减已起作用。（２）超声风温仪测定值的修正量显著小于前人的报导，除湿度低、地面蒸发小外，也反映了对不太高的近地面层观测而言，实验场地水平均匀性好，在通常风速条件下地面切应力较小。

地基35通道微波辐射计观测资料的初步分析

选取2008年6月的微波辐射计观测数据和同期探空数据进行对比分析。结果发现两者温湿度的相关系数分别为0.994和0.697,都通过了置信度为0.001的显著性水平检验,表明其总体趋势是相近似的。对于廓线的分析采用的是各层的平均值,微波辐射计和探空的结果都反映了温度随着高度呈现递减趋势,而且经过方差分析两者在0.05水平差异不显著。但相对湿度的廓线结果经过方差分析在0.01水平差异极显著。