利用扫描式红外亮温仪对天空云量的试验观测

利用中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境探测实验室自主开发研制的全自动扫描式天空红外亮温仪,于2007年4—8月在北京市气象局南郊观象台进行了试验观测。利用获得的天空红外亮温数据和南郊观象台(54511站)实时地面气象数据,进行了天空云量的计算。将整点前30 min内观测的云量的平均值作为与观象台观测对应的整点观测云量,分不同情况与观象台目视观测结果进行了对比分析。结果表明:(1)对于中低云,两种观测的云量比较一致,但如果在此期间云消散或增加很快,则差别较大。其主要原因是观测的时间和方式不同所造成的。(2)对于以卷云为主的天空情况,特别是高层薄卷云的情况,两种观测的云量差别较大。原因是受到目前试验所使用的红外传感器低温测量范围的限制(-50℃),以及判定云的阈值算法目前还只对于中低云比较适用,对于卷云的判断能力比较薄弱。(3)对于天空情况比较复杂,以及能见度不好的情况(气象站目视云量记录为10-),两种观测的云量差别也很大。其差别既受到仪器性能的影响,也与观测员视力与经验有关。仪器受到最低测量温度的限制,反演算法也有其不确定性,而观测员在低能见度时的观测局限性亦是一个重要原因。利用SIRIS-1进行云量和云底高度观测的优点是时间分辨率高,且全天时自动化,但对于卷云的判断还较薄弱。

激光云高仪消光系数区分北京地区晴空与雾霾初步研究

针对目前气象观测上主要利用水平能见度和相对湿度间接判定雾霾,没有直接判定雾霾的算法,提出了依据激光云高仪消光系数区分晴空与雾霾的消光系数高度阈值法。采用数理统计方法分析了2011年12月~2012年6月中国气象局气象探测中心云自动化观测考核(北京)中的CYY-2型激光雷达测云仪的垂直路径消光系数数据。分晴空、雾、霾三种不同的天气现象选取了大量数据样本参与统计分析,得到了两个阈值:消光系数阈值0.2(1/km)、高度阈值100米。重新选取了大量数据样本对阈值的合理性进行了验证,结果显示运用这两个阈值能够区分晴空与雾霾天气现象。研究结果表明,在水平能见度与相对湿度未知的情况下,运用激光云高仪消光系数数据,采用消光系数高度阈值法能够有效地区分晴空与雾霾。