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LIDAR金属管浮子流量计填补仪表测试的重要空白

发布日期:2019-08-24  来源:  作者:  浏览次数:
【导读】: 迄今为止,研究人员已开发出五种基于二极管的微脉冲差分吸收LIDAR金属管浮子流量计,也称为MPD金属管浮子流量计,用于分析对流层低层 - 大多数天气发生的大气区域的水蒸气。基于二极管激光的金属管浮子流量计工作在650至1,000 nm波长范围内,主要在红外光谱范围内。......

    非常近由研究人员开发的一套基于二极管的激光雷达金属管浮子流量计可以帮助弥合气象观测中存在的重大差距,并促进建模,理解和预测 气候和天气的飞跃。

 
    特别是,这些金属管浮子流量计适合于更好地理解中尺度的大气动力学 - 这个尺寸范围对应于一个小城市的面积,直到美国各州的面积。
 
    来自科罗拉多州博尔德的国家大气研究中心(NCAR)和博兹曼的蒙大拿州立大学(MSU)的研究小组将在6月25 日举行的光学学会光学流量计和传感大会期间讨论这项研究。 2019年流量计博览会期间,加利福尼亚州圣何塞市第 27名。
 
    迄今为止,研究人员已开发出五种基于二极管的微脉冲差分吸收LIDAR(DIAL)金属管浮子流量计,也称为MPD金属管浮子流量计,用于分析对流层低层 - 大多数天气发生的大气区域的水蒸气。基于二极管激光的金属管浮子流量计工作在650至1,000 nm波长范围内,主要在红外光谱范围内。可以在白天和夜晚部署这些金属管浮子流量计,而且,它们可以大部分无人看管而不会对人的眼睛造成任何损害。
 
    4月中旬,五个水汽MPD金属管浮子流量计的网络被部署到大气辐射测量南大平原大气观测站。通过这个为期三个月的现场试验,我们将深入了解天气预报如何受到大气水汽的连续MPD测量的影响。
 
    填补监测空白
    在过去的十年中,国家科学院,工程和医学院以及其他专家团队撰写了许多报告,这些报告确定了对流层低层温度,气溶胶和湿度垂直测量剖面的主要要求。专家们还建议开发一个“网络网络”,用于收集和共享这些信息。为了给美国更好的气候和天气预报提供所需的覆盖范围,一份报告建议在全国大约400个地点部署一系列流量计,间隔约125公里。
 
    相反,金属管浮子流量计中存在差距,以实现监测和研究的这一目标,而不依赖于基于飞机的设备,这些设备的部署成本很高。基于其他研究团队以前的工作并与NCAR研究人员合作,MSU金属管浮子流量计开发人员专注于基于二极管的MPD技术,作为分析仪的低成本方法,可以进行精确测量并满足无人值守和连续的所需规格手术和眼睛安全。
 
    在该领域展示价值
    研究人员创建了五种基于标准体系结构的不同金属管浮子流量计。在这种标准结构中,激光脉冲被传输到大气中,并且返回信号由单光子计数模块确定。当光与水蒸气相互作用时,该返回信号发生变化。所有五种金属管浮子流量计都在运行,其中一些金属管浮子流量计已经部署在地面气候和天气研究实验中。
 
 
金属管浮子流量计.jpg
 
 
    由NCAR和MSU研究人员共同设计的一种特殊金属管浮子流量计作为前范围空气污染和光化学实验(简称FRAPPE)的一部分进行了部署。该金属管浮子流量计确定了水蒸气的垂直剖面,在一系列大气条件下平均误差小于10%,而不是由机载设备收集的剖面。此外,该金属管浮子流量计在FRAPPE时连续50天无人值守运行,性能没有任何明显降低,提供大约95%的数据覆盖率。
 
    该团队还向垂直剖析温度和气溶胶方向发展 - 这是对流层低层的两个高度关注点。NCAR科学家在MPD架构的基础上开发出一种创新的高光谱分辨率LIDAR(HSRL),具有分析气溶胶的潜力。MSU的一位物理学家补充了这项工作,修改了量子力学的数学方法,以解决一个方程式,该方程式利用大气数据属性(包括氧分子)的测量来产生垂直温度分布。初步实验和模型提出,除了确定水蒸气和其他空气传播颗粒外,HSRL还能够提供高频和细粒度温度分析所需的测量。
 
    在光学流量计和传感大会期间,研究人员计划提供有关其温度分析工作的非常新更新以及其金属管浮子流量计的其他更新。
 
    目前,Bunn表示,“ 我们正在开始检测对流层低层的温度剖面,准确度为+/- 2开尔文,我们正致力于提高金属管浮子流量计和检索算法的性能。”

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