多普勒测风激光雷达与 L 波段探空对比分析

利用北京国家基本气象站内多普勒测风激光雷达和 L 波段探空系统在 2020 年 1 月 1 日至 5 月 31 日期间进 行了同步观测试验, 在经过观测数据时间和空间匹配的基础上, 以后者测风数据为参照标准, 从探测风廓线的高度、 风向和风速三个方面的一致性分析了激光雷达的测风数据质量。结果显示: 在观测试验期间, 激光雷达 56.5% 的观测 时间里最大探测高度不低于 2000 m, 2.9% 的观测时间最大探测高度不足 1000 m; 激光雷达探测获取的水平风向、风 速与 L 波段探空系统具有较好的一致性, 针对匹配得到的 8491 组对比观测数据, 其风向和风速数据拟合总相关系数 分别为 0.965 和 0.986; 总体风向、风速的平均偏差和均方根误差分别为 −1.3◦ 和 16.1◦、0.21 m·s −1 和 1.06 m·s −1 ; 在 2000 m 以上高度, 由于激光雷达观测数据的信噪比偏弱, 获得可信的观测数据量减少, 会对风向、风速一致性比对造 成不利影响。     

CCD曝光变化在能见度反演过程中的作用研究

气象能见度一直与我们的生活密切相关。目前在气象领域，能见度主要还是以人工观测为主，由于影响能见度的因子较多，人工观测不可避免存在主观性误差，所以随着天气现象自动观测技术的发展，能见度自动观测技术（能见度器测技术）的重要性越来越大。本文的研究平台是一种新型透射式能见度仪，又称为双反射透射式能见度仪，该能见度仪使用CCD（charge coupled device）作为图像采集部件，采集光源在空气中传播后的光斑图像，从而算出空气消光系数，最终反演出气象能见度。本文研究CCD曝光变化在能见度反演过程中的作用，主要研究工业相机快门与图像灰度间的关系。通过实验验证快门与灰度之间的线性关系，从而确定在双反射透射式能见度仪在使用过程中的快门调节并不影响能见度的反演结果。通过室内CCD曝光实验以及室外的新型能见度仪与前散能见度仪的对比实验，验证了该新型能见度仪能见度反演算法的有效性．     

北京一次降雪过程雨滴谱仪的现象识别

北京市于2016年底完成了国家级地面气象观测站的雨滴谱仪布设,其降水现象的识别表现倍受关注。文章利用除北京(观象台)、丰台两站外的18个国家站的雨滴谱仪数据,分析了2017-02-21~2017-02-22北京地区1次降雪过程的现象识别结果。对两种型号的雨滴谱仪现象识别结果进行了一次验证。     

防辐射罩与百叶箱的防辐射性能比对分析

在同一观测场内,用同一厂家生产的4支铂电阻温度传感器,同时测量1个百叶箱和3个防辐射罩内的温度,以百叶箱内的温度作为参考标准,进行比对试验。结果表明:其中两种防辐射罩在白天的辐射误差较大,不能满足业务使用要求;有一种防辐射罩的辐射误差较小,基本符合业务使用要求。     

HMP45D与HMP155型传感器观测一致性试验分析

北京市区域自动气象站中的温湿度传感器主要采用HMP45D和HMP155两种型号,为了对两种传感器观测一致性进行分析,文章抽取两种型号各2支在北京观象台进行对比观测试验。结果显示:两种传感器温湿度观测一致性良好;在温度测量性能上差异不大,HMP155湿度测量较HMP45D性能稳定。     

能见度人工观测与新型站仪器测量的对比分析

北京市观象台是首批安装新型自动化观测仪器的试点站,文章通过2013年8月份北京市观象台24h人工能见度观测数据与新型站仪器测量（测量范围0-35km）能见度数据的比对,比较了在0-2、2-5、5-10、10-20、20-35km不同范围以及夜间和白天不同时段内仪器测量能见度与人工观测能见度的相关性以及偏差的大小。对比结果表明：低能见度的相关性和偏差要好于高能见度,白天要好于晚上,文章对此做了简要分析。     

利用积分球对CCD线性和面均匀性的标定

积分球对CCD(Charge-coupled Device)的标定,主要是利用积分球光源具有较好的均匀性、稳定性以及精度高的特点,通过CCD采集积分球光源的图片,将积分球光源亮度转换为CCD拍摄图像的灰度,通过对采集图片灰度信息的提取,得出了CCD标定的各项参数。CCD线性标定试验的结果表明:在CCD快门值固定时,光源亮度的变化和图像灰度呈线性关系,并且在转换后的不同灰度值区段,线性度有一定的差别:在中值区,线性度最好,低值区次之,高值区最差;在光强一定的情况下,CCD快门值的改变和采集图像的灰度也呈线性关系。均匀性标定的试验结果表明:CCD的光电响应的非均匀性是随着快门值和灰度的增加而减小的,但最终趋于一个较稳定的值。