基于空分天线的雷达大气目标探测技术研究

为了拓展新型中间层-平流层-对流层(Mesosphere-Stratosphere-Troposphere, MST)雷达测风工作模式,提高测风数据的时间分辨力,基于全相关分析(Full Correlation Analysis, FCA)方法与大气散射模型,设计了一种应用于MST雷达的空分天线(Spaced-Antenna, SA)测风模式。通过大气散射模型结合雷达实际阵面分布与工作参数产生仿真时域信号,讨论了不同相关函数、相关函数拟合方法以及MST雷达不同天线尺度对雷达测风结果的影响。为验证测风模式的有效性,将信噪比(Signal to Noise Ratio, SNR)不同的测风结果与模型中风场真值进行比较。研究结果表明,新的测风模式仿真计算得到的风速、风向结果精度较高,符合雷达实际探测要求。

相控阵技术在大气探测中的应用及面临的挑战

近年国际上相控阵技术在大气探测领域中的应用有了重要进展,成为雷达气象学研究的又一新热点,并可能成为今后天气雷达发展的重要方向。介绍了相控阵技术在气象探测中应用现状和研究进展,以及近年在气象应用中所获得的最新研究成果,展望了相控阵技术的应用前景,进一步讨论了开展相控阵技术研究所面临的技术挑战和未来发展的方向。为我国开展相控阵天气雷达的研制提供参考。

大气臭氧探测激光雷达研制及其案例分析

该文研制一款基于差分吸收原理的臭氧激光雷达,由激光发射系统、光学接收系统、数据采集与处理系统组成,响应灵敏,分辨率高,能够实时获得对流层3 km高度臭氧浓度和消光系数的垂直分布特征,在大气环境监测以及环境保护决策支持等方面具有重要价值。结果显示,臭氧浓度在2 km以下存在明显的垂直分布和日变化特征,其中午间浓度高值分布高度在0.5 km以下和1.4~1.8 km之间,夜间存在臭氧残留分布高度在0.4~1.1 km。低空臭氧浓度日变化趋势与地面站点一致,夜间臭氧消耗程度弱存在残留。

区域大气探测技术支持与保障信息系统

大气科学的发展前景十分广阔,在不断探索的过程中自然离不开区域大气探测技术的支持,因此如何提升区域探测技术以及保障信息系统成为了人们热议关注的话题。基于此,本文首先简要分析了大气探测技术的意义,随后从三个角度介绍了区域大气探测技术支持与保障信息系统的技术特点,最后阐述了大气探测技术支持与保障信息系统的具体功能,以此来供相关人士参考交流。

自动气象站探测网实时监控关键技术

在阐述自动气象站全网远程实时监控系统基本原理和系统架构的基础上,深入分析了站网扩容更新维护算法、在线自动气象站的远程指令控制等关键技术,并根据实时探测数据判断采集器及各传感器工作状态,实现故障信息的自动提取与短信报警。在对广东省近2000个区域自动气象站探测网的监控保障业务应用中,该系统较好地实现了全省自动气象站组网维护和工作状态远程实时监控,满足了自动气象站组网容量日渐扩大的业务保障需求,大大提高了组网自动气象站的维护保障效率。

山基和地基GPS联合探测大气折射率廓线的试验研究

通过在河北省雾灵山及其周边地区开展的山基 GPS 掩星观测和层析试验,利用掩星和层析反演大气折射率的方法,共获取575条山基掩星的折射率廓线和120条 GPS层析的湿折射率廓线。比较山基掩星和探空获取的大气折射率表明,二者系统偏差在1%左右,标准差为2%～3%,不同接收机反演的折射率符合精度优于1%,表明所选用的接收机在地面试验中基本可以满足对大气掩星观测的需求;山基掩星、GPS 层析和探空三种方法获取的大气湿折射率比较表明,三者具有很好的一致性,这从另一个方面进一步验证了山基掩星观测的效果;试验表明在低层山基掩星具有很好的垂直分辨率和精度,可以和 GPS 层析对整个对流层的探测互为补充,在大气探测方面具有重要的潜在应用价值。

一种基于专家库的地面气象探测设备远程技术支持系统

针对目前地面探测设备保障业务建设的相对滞后,存在保障标准化、信息化、自动化程度低,缺少监督手段,各项规范、制度执行力差等现状,综合分析业务需求,结合现代电子技术、互联网技术,文章提出了一种基于专家库的地面气象探测设备远程技术支持系统设计方案。该系统由远程服务器程序和现场手持设备组成,二者通过无线网络进行远程数据交互,其中远程服务器程序以专家知识数据库、基础信息数据库、应用端测试测量信息数据库为核心,为用户提供共享资源和多种智能诊断方法。现场手持设备能够实现信号模拟、测量以及远程交互的功能。

基于LoRa的海雾探测技术研究及效果检验

海雾是一种常见、易发的海洋灾害性天气,由于受到技术本身的限制,现有的国内外地基海雾观测手段在探测空间范围上远远不能满足实际业务需求。利用雾对无线电信号在大气中传输的衰减特性,该文提出一种基于远距离物联网通信技术的海雾探测新方法,在台湾海峡开展了长序列的观测试验,以相关性分析为基础建立了关系模型,并对实际观测效果进行了检验评估,结果表明,这项新技术具有很好的推广应用前景,为远距离、大范围海雾实时监测提供了技术解决方案。

激光雷达技术及其在大气环境监测中的应用

文章论述了激光雷达系统的原理、特点、分类、发展现状及其在大气环境监测中的应用,重点阐述了利用激光雷达对气溶胶、云、大气组分和大气动力学参数等进行实时、快速监测的技术以及其中的各种机制,包括Mie散射、Rayleigh散射、Raman散射、多普勒、差分吸收机制等。

气象探测装备技术保障体系建设探讨

科技的快速发展与创新,要求气象探测装备对科学技术的适应性不断增高.为满足气象事业的发展需要,对于气象探测装备技术保障工作提出了更细节更具体的技术要求.气象探测装备涉及到大气探测、信息网络、无线电及电子、机械工程等多门学科,本文就气象探测装备的技术保障体系建设进行探讨,以满足气象探测装备技术保障任务量的急速增长的需求.

基于J2EE架构的大气探测设备运行监控系统设计

针对大气探测设备运行监控的功能要求及特点,提出了基于J2EE架构的设计方案。在建立系统组件交互模型的基础上,通过数据层、业务层和Web层三层协作,实现所确定的系统功能。以探测设备运行监控及故障维护为例,阐述了系统不仅满足了气象设备监控网络化发展的需要,而且还能适应不同地区气象台站的需要,为该系统推广应用奠定了良好的基础。

新一代双偏振天气雷达(CINRAD/SAD)精细化探测技术

新一代双偏振天气雷达在暴雨、台风等灾害性天气监测和预警中发挥了重要的作用。随着气象现代化发展以及预报时效性、精细化度的要求不断提高,S波段新一代双偏振天气雷达已不能充分满足发展过程迅速的中小尺度天气系统的研究、预警。气象雷达的时空分辨率对探测强对流过程中小尺度结构有重要作用,提高天气雷达时空分辨率是精细化探测技术的关键,本文着重从新一代天气雷达的时空分辨率、体扫方式等方面,通过对天气雷达脉冲重复频率、信号处理方法及扫描方式等进行改进,提高新一代双偏振天气雷达对中小尺度气旋和龙卷风等灾害性天气的探测能力,以获取快速变化的天气过程精细化特征,获得更新更快、分辨率更高的观测资料。

基于人工智能技术的雨量校准故障诊断与预警辅助系统研究

基于人工智能技术的雨量校准故障诊断与预警辅助系统,通过气象观测数据“云”获取设备计量数据进行预处理,采用多种数据驱动和人工智能算法,利用深度学习及神经网络,对采集的数据进行分析,对数据样本进行训练学习,诊断设备是否存在故障并对设备存在的风险进行预警判断。采用神经网络分析设备故障,根据分析出的设备故障情况,系统以大数据为核心、智能算法为底层逻辑模式分析并推送解决方案,有效地提升了户外计量工作效能,对气象自动站其他高精度传感器检定、校准的多源数据分析和诊断具有较好的开拓意义。

基于虚拟技术的地面气象探测设备维修保障仿真技能训练系统设计

在自动气象站等地面气象观测设备维修保障培训业务中,由于现场演练设备短缺等因素,往往造成集中式短期技能培训效果不理想。本文提出了一种利用多媒体技术在计算机上建立虚拟实验环境,提供可供操作的虚拟实验仪器,使学员在互联网上通过接近真实的人机交互界面完成实验,达到地面探测设备维修保障技能培训目的的思路,并通过软件编程实现了具有基本功能的仿真技能训练系统。

基于高分子电容式湿敏元件传感技术的传感器特性分析比较

为了研究目前气象行业使用的高分子电容式湿敏元件传感器的测量精确度,文章选择了三种不同型号基于高分子电容式湿敏元件传感技术的湿度传感器作为实验对象进行测试。按照自动气象站湿度传感器检定规程,对不同温度下传感器的湿度示值误差进行了分析和比较。实验结果表明,基于高分子电容式湿敏元件传感器的湿度特性存在一定差异。比较湿度传感器的结果对湿度传感器的选择和使用有参考价值。

地基北斗大气水汽反演及其精度分析

本文研究了基于北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)的大气水汽反演技术及其精度分析。大气水汽是气象演变中的重要参数,对降水、天气系统演变和全球气候变化等具有重要影响。传统的大气水汽探测方法存在成本高、时空分辨率低等问题。因此,本文利用北斗三号地球静止轨道(GEO)卫星播发的PPP-B2b信号,采用实时精密单点定位技术,实现了台站处分布式高时效、高精度对流层延迟解算和大气水汽含量反演。在上海、河池和海口三个地区进行了水汽试验,并利用同址探空和GPS水汽数据进行试验数据准确性比对评估分析。结果表明,实时水汽产品的平均RMS在3 mm左右,与目前准业务运行的GPS水汽产品精度相当。该研究为大气水汽含量反演、水汽业务建设提供了重要的参考依据,对于中小尺度极端强对流天气系统监测、台风监测和短临预报具有重要的应用价值。

垂直大气湍流影响下的天气雷达回波信号优化检测方法

垂直大气湍流导致回波信号在大气中扩散,使回波信号质量较差,极易被噪声所淹没,因此,提出垂直大气湍流影响下的天气雷达回波信号优化检测方法。通过分析垂直大气湍流对天气雷达回波信号传输特性的影响,匹配滤波优化算法,改善垂直大气湍流影响导致质量下降的回波信号,利用模糊逻辑方法提取回波特征参数并构建对应隶属函数,设定阈值,获取天气雷达回波信号检测结果。实验结果表明:该方法可有效检测不同仰角的天气雷达回波信号,回波信号波形均匀且波动幅度小,检测效果较好。

青海省大气探测网络监控系统设计

利用计算机编程技术及青海省气象网络技术、WindowsAPI、网络通信、图形图象、数据库原理,实现对青海省大气探测各设备运行状况的远程监控,来满足青海省各类大气探测设备的正常运行、提供技术支持、维护保障的需求。

山东省移动气象台大气探测系统

介绍了移动气象台中的大气探测系统,包括探测系统的结构、移动雷达和移动气象站的功能及技术指标以及在架设和操作时的注意事项。

新技术在气象探测中的应用

文章简述了部分新技术在气象探测业务中的应用,包括已在气象探测业务中得到广泛应用的GPS技术、光纤传输和红外测量技术;还有不断发展的无人机、海洋漂浮浮标和高度集成化技术。新技术的研发使各类气象探测设备迎来了新的发展高潮,为解决传统测量时间和地点局限性提供了多种解决办法。