大气风廓线仪原理

大气风廓线仪介绍

大气风廓线仪英文简称是AWP，通过运用大气中的不同类型的湍流形成折射指数的变化情况，从而对电波带来一定的散射效果，经过实际的检测获得相应的空气运动的信息数据，然后将收集到的资料进行整理与分析，Z终得到实时的大气风廓线。一般情况下，大气风廓线仪会与电声探测系统并行使用，Z终得到具体的大气温度廓线。

大气风廓线仪在实际的应用中有着比较好的探测性能，同时也可以及时准确地收集各种资料信息，这样有助于提高电声探测系统的结构性能，在实际的应用中，有效地发挥出系统结构运作的基本原理，同时还可以提高系统运行的工作效率。

大气风廓线仪原理结构

下面我们就来探讨一下，大气风廓线仪的运作原理，以及其电声探测系统的基本组成结构。

1、大气风廓线仪和电声探测系统结构

电声探测系统的简称是RASS，大气风廓线仪和电声探测系统是大气风廓线仪与电声探测系统的结合体，简称为WPR探测系统。大气风廓线仪和电声探测系统有着其自身的特有的结构，通常的组成部分包括天线、模块箱、收发数据信息装置，信息数据处理部分。该系统的发射频率通常为1357.5赫兹左右，当处于发射峰值的时候，通常的功率为2千瓦，脉冲的宽度也要控制在合理的范围之内，同时还要注意的是，在统一时间段内，Z多可以发射的波束是5 个，太多会影响到实际的效率，也会影响到结果的准确性。这几个波束的变化范围要控制在15度的范围之内，根据这些标准可以探测到的风速每秒钟为0.2米。 

电声探测系统的结构与大气风廓线仪的运行原理要相互一致，同步安装的组成部分包括4个扬声器、一个放大器与廓线仪的信息处理单元组成，这些组成部分只有进行有效的配合才能达到预期的效果。通常情况下，电声探测系统可以根据声速的具体情况以及相关气体的特性参量的变化关系来实际测量到空气中的虚温，利用风廓线仪和电声探测系统的信息数据进一步计算出温度廓线的基本资料情况，同时估测出大气的湿度情况，以便获得预期的数据信息。

2、大气风廓线仪和电声探测系统的探测原理

在使用大气风廓线仪的时候，首先要根据实际的要求调整观测的精度，还要结合当地的地形特点与大气状况，确保仪器可以准确受到相关的讯息，这样就可以提高结果的准确性，通常情况下，探空仪得到的数据一般都是在很长的一段范围内的大气连续运行的情况，风廓线仪得到的数据信息则是要每隔三分钟才可以获得的，所以为了提高探测的精确程度，要及时对比各个时间段的探测效果，同时要尽可能地降低误差。 

一般情况下，大气风廓线仪和电声探测系统的平均偏差会随着探测高度的变化而发生变化，同时变化的情况又具体分成3个层次，diyi层是在一千米以下的范围内，在该阶段的偏差会比较大一些；第二层是在一千米到4500米之间，在这一阶段的偏差会比diyi阶段的偏差稍微小一些；第三层是4500米以上的部分，在这一范围内，探测的偏差会不断地增大。由此可见底层的偏差会大一些，产生这一现象的原因可能是风廓线仪旁瓣回波的作用，受到近地面的回波影响作用比较大，从而增加了误差的幅度，要防止该种原因继续起作用，可以通过在大气风廓仪的附近安装可以起到遮挡回波作用的篱笆的方式降低误差。还有一种原因是大气边界层会受到太阳对地表的加热作用的影响，那么就会造成近地面的大气对流活动，且会越来越频繁，同时大气风廓线仪进行探测时具有非常高的空间分辨率，这样会导致在探测的时候获得差异性比较大的数据，同时越往高处，或者的偏差可能就会越大。 

大气风廓线仪和电声探测系统在实际的应用中可以对某一时间段的降水量和大气运行状况进行科学的观察与预测。对获得的具体资料进行分析之前，先要根据具体的风速范围对数据信息做出必要的筛选，通常会依据不同的高度范围来进行筛选，还要根据风场的特征。为了保证结果的准确程度，要尽量避免边界的气流漩涡对探测结果的影响，这样就可以清楚地判断出风场的日变化与具体的对流情况，同时可以采用比较科学的计算方式来进行相关的计算。一般来说，如果是在三千米以下的高空进行相关降水量的研究，那么需要持续的时间通常会在一个小时左右，这样会探测到比较快的风速，这种情况下可以看做是一种低空急流的情况，在这一急流中Z容易形成暴雨，包括输送必要的水汽与能量等，同时风速还可以形成一定的动力条件，这些在测量中都会起到一定的积极作用。

例如当高空的风向主要是西南风并偏西的时候，则在高低空会存在气流垂直运动的情况。如果在4000米的高空会存在很强的偏西气流，这时候风向的偏转会出现在大气对流比较快的阶段。当西南风在低空的位置输送了比较多的水汽的时候，则会和干冷的气流形成相对的运动，同时形成比较强的抬升运动，这时候在比较高的地方会逐渐地冷却。在这一探测的过程中，大气风廓线仪和电声探测系统对风的垂直结构的探测能力充分地显示出来，并且通过相关的风向资料进行了详细的梳理，将检测风的垂直切变以及其切变的情况进行了分析，提高了降水预报的准确性。 

大气风廓线仪与电声探测系统能够在diyi时间得到时间分辨率非常高的风廓线变化全过程的详细资料。在这一过程中还要根据一定的标准合理调整已经安装好的WPR探测系统的相关参数，以保证探测结果的准确性。同时还要和探空仪探测的结果进行有效的对比试验。经过实验的证明，探测系统和探空仪所获得的测量数据都具有比较强的一致性与同一性，包括风向、风速、温度等的相关系数都符合预定的标准。这就表明本次实验获得的大气风、温廓线探测数据信息资料的实际可信度非常高，为相关的研究提供了可靠的研究依据。 

另外大气风廓线仪探测获得的资料还具有非常好的时间分辨率，它的空间分辨率也相当高，利用大气风廓线仪探测到的水平风廓线的有关数据信息，能够清楚地观察到有关情况的详细变化 

态势，同时还可以持续地观察与和暴雨有着密切关联的低空急流的产生与不断变化的具体情况，在这个基础上能够明显增强短期和短时的天气预报准确性，同时也可以科学地预报与降水有关的情况，同时还可以确保结果的准确性。现阶段，WPR探测系统可以探测到的范围还仅于单站上空的风的基本情况和温度的基本情况，这还远远不够，还应该不断地扩大空间范围，这样才可以达到预期的目的。尤其是要充分考虑把WPR探测系统的网络布置的范围增大一些，同时与其他高空探测设备以期进行很好的融合，结合多普勒雷达的使用效果，这样就可以充分利用现有的资源进行更广范围内的探测，，以实现预期的目的。