基于数据融合降低气温测量辐射误差的仿真分析与试验研究
2021-06-29陈高颖刘清惓丁仁惠杨杰姜帆
气象科学 2021年3期
陈高颖 刘清惓,2 丁仁惠 杨杰 姜帆
(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 大气环境与装备技术协同创新中心,南京 210044;3 江苏省气象探测中心,南京 210009;4 南京冶贝科技有限公司,南京 210004)
引 言
温度传感器的测量误差一方面来源于与之配套的信号调理电路,另一方面来源于太阳辐射。为减弱太阳辐射对传感器的加热作用,地面气象站通常会为温度传感器配置防辐射罩或百叶箱。然而防辐射罩和百叶箱外表面的涂层并不能够完全反射太阳辐射,因此太阳直接辐射、散射辐射和反射辐射仍可使箱体或罩体升温,导致温度传感器测量存在辐射误差。
Erell,et al[1]的研究结果表明自然通风防辐射罩的平均辐射误差量级为1 ℃。严家德等[2]的研究结果表明防辐射罩所测气温普遍比百叶箱要低。影响自然通风防辐射罩和百叶箱的能量平衡的主要因素有风速[3]、太阳辐射[4]以及外表面涂层[5]等。在极端环境条件下,自然通风防辐射罩的辐射误差较大,如太阳辐射强度大于800 W·m-2、环境风速小于1 m·s-1以及空气密度小于1.006 5 kg·m-3(海拔>2 km),其辐射误差可达2 ℃以上[6]。冯琪等[7]研究表明,经设计的强制通风温度传感器比自然通风温度传感器的辐射误差低1~2个数量级。但该研究未考虑风速、下垫面反射辐射、太阳高度角、散射辐射等环境因素。诸多研究[8-9]表明精确测量气温对人们的生产生活起到重要影响。
王子静等[10]研究表明,芬兰VAISALA生产的DTR502B型防辐射罩辐射误差在-0.1~0.2 ℃之间,华云生产的防辐射罩误差在±0.1 ℃之间。由……
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