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。

超声风温仪测温的误差订正

利用同步进行的风速、温度、湿度湍流观测资料，对超声风温仪温度测量结果作了水平风速和湿度的订正。结果表明：由于超声风温仪测温受空气湿度和水平风速的影响，对其作相应的订正是十分必要的。｜ｚ／Ｌ｜＜１时，湿度和风速对超声风温仪温度方差和感热通量测量值所引起的误差是不可忽视的。而在｜ｚ／Ｌ｜＞１区间，仅计入湿度影响，已够精确。对于温度谱密度，当ｎＳθ（ｎ）／σ２θ低于００１时，有一高频的噪声频率阈值，高于此频率，ｎＳθ（ｎ）／σ２θ与无因次频率ｆ呈＋１次幂关系。

多普勒激光雷达监测的夏秋福建沿海风机典型高度上的风能变化特征

风电可以弥补我国东南沿海经济重心能源供应不足,但随着风机高度不断突破,传统的测风手段已无法满足监测需求。为此,采用布设在福建三沙沿海和内陆两个观测点的多普勒测风激光雷达,针对2020年8~11月100~200米典型风机高度上湍流强度、风功率密度分布情况进行精细化对比分析。结果表明:无论是沿海还是内陆监测点,随着垂直高度的上升,湍流强度逐渐减小而风功率密度逐步增大;从日变化来看,在103.9 m、155.9 m、207.8 m垂直高度上,日出前湍流强度最大,风功率密度最小。在这三个高度上,沿海区域的湍流强度最大值分别为0.178、0.154、0.133,风功率密度最小值分别为138.463 W/m2、175.860 W/m2、186.455 W/m2,而内陆区域的湍流强度最大值分别为0.180、0.144、0.121,风功率密度最小值分别为145.835 W/m2、184.868 W/m2、196.712 W/m2。日落后的湍流强度最弱,风功率密度达到最大,沿海区域的湍流强度的最小值分别为0.106、0.088、0.075,风功率密度最大值分别为259.219 W/m2、299.590 W/m2、322.200 W/m2。内陆区域的湍流强度最小值分别为0.116、0.086、0.074,风功率密度最大值分别为254.318 W/m2、303.084 W/m2、328.150 W/m2。从风资源的月际变化看,8、9月份风功率密度为100 W/m2左右;10、11月份风能资源丰富,11月份的平均风功率密度可达到800 W/m2左右。

松林冠层大气湍流结构观测研究

为了更好地了解大气与森林的物质和能量交换,用二层三维超声风速温度仪测量了重庆市郊松林风速和温度脉动值。采样速率为每秒1次和11次,数字量记录。计算了湍流动量通量和热通量的日变化,以及湍流风速的统计量和功率谱。结果表明,冠层上动量通量向下传输,而冠层内大多向上传输;冠层内湍流风速u的三阶矩平均值大于零,w的小于零;冠层上无因次湍流风速分量u、w标准差和无因次湍流动能耗散率与局地Monin-Obukhov长度相关,而在冠层内不存在这种相关性;满足“-2/3”幂次律的u,w功率谱惯性区在冠层上和冠层内都存在。

多普勒激光雷达探测台风“利奇马”边界层风场精度分析

多普勒激光雷达在台风等强天气背景下的探测能力亟待研究,为此将多普勒激光雷达与70 m测风塔超声风温仪在同址同高度探测台风“利奇马”影响期间的边界层风场数据进行对比,并分析多普勒激光雷达的误差分布以及变化情况。结果显示:在高度70 m上,两者的水平风速、风向相关系数分别为0.97和0.99,垂直风速的相关系数为0.36。以超声风温仪为参考值,激光雷达水平风速、垂直风速和风向均方根误差分别为1.06 m/s、0.46 m/s和17.10°。深入研究表明:降水对多普勒激光雷达测量水平风速和垂直风速误差均有一定影响。当激光雷达信噪比大于2000时,各参量的误差与信噪比呈负相关关系。研究表明多普勒激光雷达至少可以较好地刻画台风环流内的水平风场结构及演变,可应用于台风外围环流影响下(即较弱降雨条件下)边界层风场的高分辨率探测和研究。

降雨强度对激光雷达测风精度的影响研究

多普勒激光雷达在大气、环境以及风能等领域得到越来越广泛的应用,但对于复杂天气下多普勒激光雷达的适用性仍然有待深入研究。为此本研究采用2020年8—10月期间位于福建三沙的地基多普勒激光雷达与边界层高塔所搭载的超声风温仪观测的风场数据进行对比,发现多普勒激光雷达在水平风速、风向方面具有稳定的高精度探测性能,与超声风温仪之间相关系数达到了0.948和0.984。相比之下,激光雷达垂直风速的探测误差较大,与超声风温仪之间相关系数仅有0.353。研究发现,降雨强度与激光雷达垂直风速误差呈正相关关系,强降雨下垂直风速偏差最大可达到9 m/s。