张加宏,孙林峰,李 敏1,,4*,冒晓莉1,,葛益娴

(1.南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室,南京 210044;2.南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,南京 210044;3.南京信息工程大学电子与信息工程学院,南京 210044;4.中国气象局气象探测工程技术研究中心,北京 100081)

风矢量是基本的气象要素之一,也是大气边界层最基本的特征量之一,其测量精度直接影响气象预报的准确性。传统机械式风速仪因其自身机械结构的固有缺陷测量低风速时灵敏度与精度较低,并且在恶劣的工作环境中使用寿命较短。随着科学技术的发展,基于时差法的高精度超声测风仪逐渐发展成熟[1-5],但其测量的准确性易受阴影效应的影响,通常难以达到气象行业高端应用的要求,为提升超声测风仪的测量精度,如何有效解决阴影效应的影响是亟待解决的关键问题。由于超声波探头对风的遮挡,在背风一侧将会出现风速减小的现象,这被称为阴影效应[6-8]。阴影效应引起局部风场的变化,在超声波实时风速测量时,对测量结果将有不同程度的影响。已有研究表明阴影效应是超声风速仪测量误差的一项主要来源[8-10]。例如,Kaimal[8]通过风洞实验证实了超声测风存在阴影效应影响,并给出了阴影效应的经验修正公式。Horst等人[9]则通过5种非正交超声波风速仪的对比试验,得出垂直分量风速也受到阴影效应影响。而最近Frank等人[10]也指出所有3维风速仪均受到阴影效应影响因而在垂直方向上风速的测量结果会普遍偏小。……