激光雨滴谱仪应用系统简介共52页

雨滴谱降水现象仪对比观测试验技术应用分析

杜波;马舒庆;梁明珠;刘达新;张晓宇;王柏林

【摘要】降水天气现象自动化观测是实现地面自动化观测的重要内容之一,为了克服人工观测的主观性,提高降水现象观测资料的完整性和实时性,中国气象局气象探测中心遴选了6家厂家18台雨滴谱降水现象仪分别在北京站和长沙站进行为期3个月的降水天气现象仪对比试验.主要从试验的选址、原理、标准、方法及参试设备的试验数据进行分析,结果表明:参试设备对雨强大于0.1 mm/h的平均捕获率不低于97％,对雨强小于0.1 mm/h的平均捕获率不低于84％;各参试设备吻合率随着降水强度的逐渐增大,经历了一个先升后降的过程;参试设备对冰雹现象观测结果较为理想,所有参试设备对冰雹现象平均错报率均低于0.5％,而对毛毛雨和未知现象的观测仍需改进;参试设备的漏报率与雨强大小呈负相关,雨强越小,漏报率越高.%The automatic observation of precipitation weather phenomena is an

important part of the ground observation automation.In order to eliminate

the subjectivity of manual observation and improve the integrity and

timeliness of precipitation data,the China Meteorological Administration

Meteorological Observation Center selected 18 laser raindrop

spectrometers from 6 manufacturers,which participated in the 3-month

contrast experiment on precipitation weather phenomena meters in

利用激光雨滴谱仪对一次雨转雪过程分析

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利用激光雨滴谱仪对一次雨转雪过程分析

作者：张治刘青李崇班伟龙崔景琳张帅

来源：《现代农业科技》2016年第04期

摘要不同相态降水粒子的地面雨滴谱具有不同特征。本文利用HSC-PS32激光雨滴谱仪和人工加密观测资料对2014年11月30日发生在沈阳的一次雨转雪天气过程进行了初步的分析，研究了降水相态转换时，其雨滴谱特征的演变。结果表明：受蒙古气旋影响，该过程经历了不同的降水相态，包括雨、雨夹雪和雪。这3种降水相态对应着不同的滴谱特征。具体表现为降雨阶段，粒径小、谱宽较小；雨夹雪阶段，谱宽增大；而降雪阶段，粒子直径大、维持较宽谱宽。不同降水相态的平均雨滴谱相对较近，经历了单峰到波动的演化过程。从波峰对应的粒子直径的角度来看，雨小于雨夹雪，雨夹雪小于雪。降雨阶段粒子数浓度最大，降雪阶段粒子谱宽最大。

关键词降水相态；激光雨滴谱仪；地面雨滴谱

中图分类号 P458 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）04-0219-03

雨滴谱是指在单位体积内雨滴大小的分布[1]。雨滴谱对降水过程科学研究，天气雷达地面降水校准，人工增雨、防雹作业检验等方面都具有重要意义[2-5]。雨滴谱观测方式方法和观测仪器在不断变化发展。传统观测方法有动力学方法、斑迹法、面粉球法、照相法和浸润法；观测仪器有冲击型雨滴谱仪、光学雨滴谱仪、声学雨滴谱仪[2-3]，这为雨滴谱的研究提供了更加多样化的方式。本文利用HSC-PS32激光雨滴谱仪对沈阳一次雨转雪天气过程进行了诊断分析，配合人工加密观测资料，研究了降水相态转换时其雨滴谱特征的演变。

1 观测仪器

HSC-PS32激光雨滴谱仪采用Parsivel2雨滴谱传感器。雨滴谱传感器由一对带状激光发射和接收传感器组成，激光发射装置可以产生一束水平激光，接收传感器可以将光信号转换成电子信号。在测量区域，当粒子穿过光束时，信号会改变。明暗程度，反映了空气中粒子大小，根据信号的持续时间计算出粒子下降速率。Parsivel2采用现代激光技术的光学遥测系统，测量的基本参数为粒径和速度，对通过激光带的粒子进行分级和统计。其粒子的直径从0.2 mm到25 mm分成32个通道，粒子速度从0.2 m/s到20 m/s分成32个通道，因此总的类别就是1 024种[5]（表1）。由此推导出粒径分布、降水量、能见度、降水动能和降水类型等。

雨滴谱仪网数据在雷达定量降水估测中的应用

张扬;刘黎平;何建新;文浩

【摘要】为了探讨利用雨滴谱数据验证雷达观测的回波强度的偏差和实时拟合反射率因子(Z)与降水强度(R)的关系(即Z-R关系)进行定量降水估测的可能性，以发生在江苏南部的三次大范围降水过程为例，首先分析雨滴谱数据、雷达数据和雨量计数据的一致性，然后利用雨滴谱仪网法和传统方法分别进行降水估测，并对比两种方法的降水估测效果。结果表明：雷达和雨滴谱仪观测的回波强度具有较好的一致性；采用雨量计数据和雨滴谱计算的平均降水强度存在一定差异，但其变化趋势基本一致。相对于层状云降水，两种方法对对流云降水估测的误差更大，对层状云降水的估测，雨滴谱仪网法略优于传统方法，但对对流云降水的估测，雨滴谱仪网法更具优势。总体上，雨滴谱仪网法估测的降水，其偏差和相对误差更小，估测值总量与雨量计观测雨量更接近，估测降水的效果更好。%The objective of this

study is to investigate the possibility of using drop size distribution data to

assess the bias of radar echo in-tensity and to estimate precipitation

quantitatively by fitting Z-R relationship in real time. Taking three

precipitation processes occurred in the south of Jiangsu Province as

examples, we have analyzed the consistency among the raindrop size

distribution data, radar data and the rain gauge data, and then estimated

Parsivel与LNM激光雨滴谱仪降水观测的差异

张晓宇;雷勇;王柏林;庞文静;汤志亚;杜波;郭伟

【摘要】为研究Parsivel与LNM两种激光雨滴谱仪观测性能的差异,通过分析北京南郊观象台试验场地的两台激光雨滴谱仪2014年7— 11月(北方雨季条件下123天)的观测数据,并辅以同期的人工观测作为参考标准,将上述两种设备的累积降水量、起止时间、粒子采样信息等采集数据进行对比.分析结果表明:LNM激光雨滴谱仪较Parsivel激光雨滴谱仪的反映时间短,总是提早观测到降水现象的发生.Parsivel激光雨滴谱仪粒子等级信息较为丰富,同一降水过程中,Parsivel输出的粒子直径比LNM大.在降水量方面,两台设备与翻斗雨量计的结果基本一致,但累积降水量大于10 mm时,LNM累积降水量的输出值明显大于Parsivel.

【期刊名称】《气象科技》

【年(卷),期】2016(044)004

【总页数】7页(P548-554)

【关键词】激光雨滴谱仪;对比试验;累积降水量;降水强度

【作者】张晓宇;雷勇;王柏林;庞文静;汤志亚;杜波;郭伟

【作者单位】成都信息工程学院,成都610103;中国气象局气象探测中心,北京100081;中国气象局气象探测中心,北京100081;中国气象局气象探测中心,北京100081;成都信息工程学院,成都610103;中国气象局气象探测中心,北京100081;中国气象局气象探测中心,北京100081

【正文语种】中文引言

降水现象和降水资料是研究气候变迁、分析天气动力、开展数值天气预报模式等方面的重要参数，降水测量的准确性对国计民生有着重要意义[1-3]。激光雨滴谱仪利用消光测量原理和激光技术实时观测降水现象，具有可实现无人值守、自动记录、全天候气象条件下作业等明显优势[4-5]。胡子浩等[5]通过分析Parsivel激光雨滴谱仪和SL3-1雨量计在南京4次强降水过程中的观测资料，发现Parsivel不仅能迅速检测到降水过程的发生,还能提供降水过程的细节信息；也有文献反映激光雨滴谱仪输出的累积降水量普遍高于翻斗雨量计，特别是在大强度的降水过程中其两者累积降水量的差值尤为明显，文献[5-10]中就分别分析了 Parsivel、LNM激光雨滴谱仪与翻斗雨量计的关系；同时在一定程度上，激光雨滴谱仪也可检测小雨滴降水过程，刘俊等[11]为提高激光雨滴谱仪对毛毛雨的辨别能力，采用锁相放大技术优化Parsivel小雨滴信号的检测能力，从而弱化噪声提高系统的信噪比；激光雨滴谱仪不仅可以用于液态降水观测同时也可应用于固态降水的观测，如Ali

利用激光雨滴谱仪检验消(减)雨作业效果

王俊;张洪生;王庆;陈西利;周黎明

【期刊名称】《气象科技》

【年(卷),期】2010()S1

【摘要】为了有效地检验人工影响效果,设计了地面火箭和飞机催化作业方案,分析了2009年秋季的雨滴谱观测资料。计算了火箭作业点相对于激光雨滴谱仪的距离和方位,为了便于实际作业指挥中的灵活应用,将结果标注在多普勒雷达的地图上。分析了10次降水过程共5338min的雨滴浓度资料。结果显示,秋季积层混合云的雨滴浓度小于500个的占87.6%,而大于3000个的浓度出现几率很低,不同过程雨滴浓度分布有明显差别;2009年10月16日降水过程出现最大雨滴浓度6003个,部分原因可能与火箭消减雨催化作业有关。

【总页数】5页(P46-50)

【关键词】激光雨滴谱仪;作业效果;作业方案;雨滴浓度

【作者】王俊;张洪生;王庆;陈西利;周黎明

【作者单位】山东省人工影响天气办公室

【正文语种】中文

【中图分类】P4

【相关文献】

1.利用激光雨滴谱仪对一次雨转雪过程分析 [J], 张治;刘青;李崇;班伟龙;崔景琳;张帅 2.利用激光降水粒子谱仪研究雨滴谱分布特性 [J], 濮江平;张伟;姜爱军;张卉慧;王可法

3.南京青奥会开幕式期间人工减雨作业对雨滴谱的影响分析 [J], 潘雯菁;吴奕霄;周嘉健;王振会

4.利用卫星反演云参量分析一次人工消(减)雨作业过程 [J], 杨道侠;张蔷

5.一次消(减)雨试验过程风场特征及作业效果分析 [J], 盛日锋;王俊;陈西利;王庆;张洪生;卢培玉

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东北地区新民夏季雨滴谱特征

周任然;王改利;高云义

【期刊名称】《应用气象学报》

【年(卷),期】2024(35)3

【摘要】以辽宁省新民气候基准站的降水现象仪观测数据为基础,研究我国东北地区新民夏季不同雨强及不同降雨类型的雨滴谱特征,并与其他地区进行对比。结果表明:新民雨强越大谱宽越宽,雨强大于20 mm·h^(-1)的雨滴谱谱宽接近8 mm,降雨以小雨滴为主,但中等雨滴对雨量的贡献最大。对流云降雨为典型的大陆型对流,以雨滴的直径较大而数浓度较低为特点,质量加权平均直径Dm的平均值为2.14

mm,标准化截距lgN_(w)的平均值为3.40。拟合的μ-Λ关系与其他地区采用PARSIVEL雨滴谱仪数据拟合的μ-Λ经验关系接近,而与采用二维视频雨滴谱仪(2DVD)数据拟合的μ-Λ关系差异较大。与华东、华北地区相比,东北地区新民D_(m)(lgN_(w))的平均值更大(小),拟合的对流云降雨Z-R关系的指数更大。

【总页数】13页(P337-349)

【作者】周任然;王改利;高云义

【作者单位】中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室;中国科学院大学

【正文语种】中文

【中图分类】G62

【相关文献】 1.基于Parsivel激光雨滴谱仪的夏季雨滴谱特征分析2.2021年夏季长白山麓雨滴谱分布特征3.昭苏夏季层状云和对流云降水的雨滴谱特征4.江淮地区山区和非山区夏季降水雨滴谱特征5.泸定地区夏季雨滴谱特征研究

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天津地区一次对流性降水过程雨滴谱特征分析

宋薇;邱晓滨;王兆宇;李英华;孟辉

【摘要】激光雨滴谱仪是天津人影部门近年新引入的探测设备,它对降水过程的即时监测具有重要意义.本文基于LPM-THIES激光雨滴谱仪探测资料,对天津地区2015年7月19日的对流性降水过程进行了分析.研究显示:雨滴谱仪和翻斗雨量计所获取的逐时降水其变化趋势存在一致性,但雨滴谱仪获得的累积雨量要偏大;降水过程的时空差异性大,不同测站雨强差异明显,4站降水粒子平均直径介于0.40～0.64 mm,且2.0 mm以下的降水粒子占到了粒子总数的95％以上;降水时段的雨强与雷达反射率的起伏变化十分明显,雨滴数浓度基本上处于103量级;蓟县站3个时次的瞬时谱均呈现单峰型分布,且峰值位于0.5 mm附近.

【期刊名称】《气象科技》

【年(卷),期】2018(046)004

【总页数】5页(P768-772)

【关键词】激光雨滴谱仪;降水量;雨滴特征参量;雨强

【作者】宋薇;邱晓滨;王兆宇;李英华;孟辉

【作者单位】天津市人工影响天气办公室,天津300074;天津市气象科学研究所,天津300074;天津市人工影响天气办公室,天津300074;天津市气象科学研究所,天津300074;天津市人工影响天气办公室,天津300074

【正文语种】中文

【中图分类】P426

引言

雨滴谱是云和降水物理观测中非常重要的观测项目之一，在气象领域有着重要的应用价值[1-3]。针对雨滴谱的研究，在近些年得到了迅速的发展，其中包括针对雨滴谱仪资料可用性及准确性的分析，如王可法[4]等分析了激光雨滴谱仪产生测量误差的原因；张晓宇[5]等研究了PARSIVEL-OTT与LPM-THIES两种激光雨滴谱仪观测性能及探测结果的差异；崔雅琴[6]等探讨了雨滴谱仪等新型探测仪器资料在短时强降水中的应用。也有学者利用雨滴谱仪连续观测资料，分析降水雨滴谱分布形式的差异，如袁野[7]等对黄山不同高度和不同云系降水雨滴谱特征加以分析；周黎明[8-9]针对山东一次暴雨天气以及一次典型积层混合云降水过程，分析了云和降水的微物理特征；陈宝君[10]等就2008年南方冻雨的雨滴谱特征展开了研究；周毓荃[11]等分析了河南省唐河地区17次不同类型降水雨滴谱特征；高建秋[12]等研究了东莞不同类型云的雨滴谱特征。除此以外，还有学者[13-15]针对雨滴谱的模型优化展开了相关研究。

OTT Parsivel2 多功能激光雨滴谱仪说明手册说明书

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2

多功能激光雨滴谱仪

说明手册

北京博伦经纬科技发展有限公司

2014年

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北京博伦经纬科技发展有限公司

联系方式:159****2151天道酬勤厚德载物邮箱：**************21概述

德国OTTParsivel2激光雨滴谱仪是一种现代化的以激光技术为基础的光

学测量系统。传感器采用原装德国进口，它可以全面而可靠地测量各种类型的

降水。液态降水类型粒径的测量范围为0.2毫米到5毫米，固态降水类型粒径

测量范围为0.2毫米到2.5毫米。它可对速度为0.2到20米每秒降水粒子进行

测量。可测量的降水类型如下：毛毛雨、小雨、雨、雨、雨夹雪、雪、米雪、

冻雨、冰雹。降水测量是通过一个专门设计的特殊的传感元件来实现的。它可

以检测肉眼可见的地面以上一米降水。设备具备有线和无线通信传输，数据获

取和存储是通过一个快速的数字化信号处理器完成的。

2基本工作原理

德国OTTParsivel2激光雨滴谱仪的工作原理基础是一个能够发射水平光

束的激光传感器。其变送器和接收器集成在防护罩中。

图2-1工作原理图

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联系方式:159****2151天道酬勤厚德载物邮箱：**************3当激光束里没有降水粒子降落穿过时，最大电压为接收器的输出电压。降

基于半导体激光光源的新型雨滴谱测量仪

薛拓;吴尚谦

【摘要】提出一种基于半导体激光光源的新型雨滴谱测量仪，为了提高小雨滴直径和速度的测量精度，提出了一种根据平均光强大小浮动调节阈值的新方法。采用

LD 光源和线阵 CMOS 搭建雨滴测量光路，并用小球代替雨滴进行实验。小球经过测量区域时，线阵 CMOS 测得的光强分布发生变化，且由于衍射的原因，经过不同的测量区域时所测得的光强分布存在显著的差别。测量结果验证了新方法的可行性。对比传统的测量方法，新型雨滴谱仪测量小雨滴的精度提高了约6％，能够满足降雨量自动测量中对小雨滴精确测量的要求。%A new algorithm of

obtaining floating thresholding based on average light intensity is used to

improve the measurement accuracy of particle diameter and velocity of

small raindrop.A LD source and linear CMOS are used to setup an optical

measurement scheme for raindrop parameters with small ball be-ing used

to substitute for raindrop.The intensity distribution of linear CMOS

changes while the balls pass through the measurement area.There is a

significant difference in the intensity distribution of the different measure

area because of optical diffraction.The measurement results verify the

雨滴谱仪原理

雨滴谱仪是一种用于测量雨滴大小和数量分布的仪器。它是通过光学原理来实现的，主要包括光源、光学系统、探测器和数据处理系统等组成部分。

首先，光源是雨滴谱仪的重要组成部分之一。它通常采用激光器作为光源，激光器产生的单色光束具有较高的亮度和方向性，能够提供稳定的光源信号。激光器的输出功率和波长可以根据实际需要进行调节。

其次，光学系统是雨滴谱仪的核心部分。它主要包括透镜、分光器和聚焦系统等。透镜用于聚焦光束，使其能够通过雨滴。分光器用于将光束分成两个部分，一个部分用于照射雨滴，另一个部分用于参考光。聚焦系统用于将散射光聚焦到探测器上。

然后，探测器是雨滴谱仪的另一个重要组成部分。它通常采用光电二极管或光电倍增管作为探测器，用于接收散射光信号。当光束照射到雨滴上时，会发生散射现象，散射光的强度与雨滴的大小和数量有关。探测器接收到散射光信号后，会将其转化为电信号，并传输给数据处理系统进行处理。

最后，数据处理系统是雨滴谱仪的核心部分。它主要包括信号放大器、模数转换器和计算机等。信号放大器用于放大探测器接收到的散射光信号，以提高信噪比。模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号，以便计算机进行处理。计算机通过对接收到的信号进行处理和分析，可以得到雨滴的大小和数量分布等信息。

总的来说，雨滴谱仪是一种通过光学原理来测量雨滴大小和数量分布的仪器。它通过激光器产生的单色光束照射雨滴，利用散射光的强度与雨滴的大小和数量有关的特性，通过探测器接收散射光信号，并经过数据处理系统的处理和分析，得到雨滴的大小和数量分布等信息。雨滴谱仪在气象、农业、环境监测等领域具有广泛的应用前景，可以为相关研究提供重要的数据支持。

雨滴谱仪原理