百叶箱和通风防辐射罩气温观测系统的数据对比与订正

气温是常规地面气象观测的基本要素,其观测方法和误差直接关系到对大气过程的理解和预报精度。开展不同气温观测系统间的对比和分析,保证观测数据的准确性和可比较性,对大气科学以及天气气候的预测、预报研究具有重要意义。本文利用2009年9月至2010年8月的对比实验数据,分析了百叶箱气温观测系统和通风防辐射罩气温观测系统的数据差异,讨论了系统误差与环境温度以及辐射误差与太阳辐射和环境风速之间的关系,给出了相应的订正方法,最后对订正效果进行了检验。结果表明：与通风防辐射罩的气温数据相比,百叶箱的气温数据偏高,其中夜间平均偏高0.19°C,白天平均偏高0.29°C;系统误差是环境温度的一元线性函数,气温每升高1°C,系统误差就会增加0.006°C左右;辐射误差是太阳辐射与环境风速互相耦合作用的结果：太阳辐射有较强的增温效应,与辐射误差呈现近似的抛物线函数关系;环境风速有较好的冷却效应,与辐射误差呈现出近似的负指数函数关系;经误差订正后,夜间和白天的数据误差均减小到了0.0°C,-0.2-0.2°C的样本比例分别从订正前的64.5%和45.3%提高到了83.7%和80.6%,一致率提高到了92.3%和96.0%。

通风防辐射罩流体动力学特性研究

针对应用于新型海洋气象漂流浮标的通风防辐射罩开展流体动力学研究,提出了防辐射罩内气压测量点选取原则。运用计算流体力学(CFD)方法对防辐射罩内外部流场进行数值仿真。分析计算结果发现,在不同风速下,防辐射罩内部空腔气压分布具有相似的规律。空腔内气压呈下高上低分布,在空腔中下部位置气压值接近测量目标气压值,而空腔上部区域的气压值则保持相对稳定。随着风速的增大,空腔上部气压与测量目标气压值的偏差越大。因此,将气压测量点设置在空腔中下部位置时,由防辐射罩结构引入的气压测量误差最小。最后,对比分析仿真计算结果与气象漂流浮标海上试验数据,二者较为吻合,从而验证了结论。文中提出的气压测量点选取原则可为同类海洋气象观测仪器集成开发提供理论参考。

自然通风与强制通风的空气湿度观测试验评估

自动气象站普遍使用的湿敏电容湿度传感器,因其固有的特性,现有观测规范下,在高湿度段存在较大的观测误差。在标准气象观测场百叶箱环境里,利用强制通风防辐射罩对湿敏电容湿度传感器施加3m/s恒定风速,经过持续两年时间观测,获取强制通风条件下观测的湿度数据和自然通风条件下观测的湿度数据,分别与参考标准器数据进行比较和分析,作为现场动态试验考核评估依据。0%RH～100%RH全量程范围内,强制通风观测对比差值与自然通风观测对比差值相比,平均对比差值仅为自然通风条件下误差的26.7%;90%RH以上高湿段,强制通风平均对比差值为自然通风的54.6%,误差改善接近一半。充分说明,应用强制通风防辐射罩作为湿敏电容湿度传感器的辅助仪器对减少观测误差是十分有效的。