特別是，這些金屬管浮子流量計適合于更好地理解中尺度的大氣動力學(xué) - 這個尺寸范圍對應(yīng)于一個小城市的面積，直到美國各州的面積。

 

    來自科羅拉多州博爾德的國家大氣研究中心（NCAR）和博茲曼的蒙大拿州立大學(xué)（MSU）的研究小組將在6月25 日舉行的光學(xué)學(xué)會光學(xué)流量計和傳感大會期間討論這項研究。 2019年流量計博覽會期間，加利福尼亞州圣何塞市第 27名。

 

    迄今為止，研究人員已開發(fā)出五種基于二極管的微脈沖差分吸收LIDAR（DIAL）金屬管浮子流量計，也稱為MPD金屬管浮子流量計，用于分析對流層低層 - 大多數(shù)天氣發(fā)生的大氣區(qū)域的水蒸氣。基于二極管激光的金屬管浮子流量計工作在650至1,000 nm波長范圍內(nèi)，主要在紅外光譜范圍內(nèi)。可以在白天和夜晚部署這些金屬管浮子流量計，而且，它們可以大部分無人看管而不會對人的眼睛造成任何損害。

 

    4月中旬，五個水汽MPD金屬管浮子流量計的網(wǎng)絡(luò)被部署到大氣輻射測量南大平原大氣觀測站。通過這個為期三個月的現(xiàn)場試驗，我們將深入了解天氣預(yù)報如何受到大氣水汽的連續(xù)MPD測量的影響。

 

    填補(bǔ)監(jiān)測空白

    在過去的十年中，國家科學(xué)院，工程和醫(yī)學(xué)院以及其他專家團(tuán)隊撰寫了許多報告，這些報告確定了對流層低層溫度，氣溶膠和濕度垂直測量剖面的主要要求。專家們還建議開發(fā)一個“網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)”，用于收集和共享這些信息。為了給美國更好的氣候和天氣預(yù)報提供所需的覆蓋范圍，一份報告建議在全國大約400個地點部署一系列流量計，間隔約125公里。

 

    相反，金屬管浮子流量計中存在差距，以實現(xiàn)監(jiān)測和研究的這一目標(biāo)，而不依賴于基于飛機(jī)的設(shè)備，這些設(shè)備的部署成本很高。基于其他研究團(tuán)隊以前的工作并與NCAR研究人員合作，MSU金屬管浮子流量計開發(fā)人員專注于基于二極管的MPD技術(shù)，作為分析儀的低成本方法，可以進(jìn)行精確測量并滿足無人值守和連續(xù)的所需規(guī)格手術(shù)和眼睛安全。

 

    在該領(lǐng)域展示價值

    研究人員創(chuàng)建了五種基于標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)的不同金屬管浮子流量計。在這種標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中，激光脈沖被傳輸?shù)酱髿庵校�并且返回信號由單光子計�?shù)模塊確定。當(dāng)光與水蒸氣相互作用時，該返回信號發(fā)生變化。所有五種金屬管浮子流量計都在運行，其中一些金屬管浮子流量計已經(jīng)部署在地面氣候和天氣研究實驗中。

 

 

 

 

    由NCAR和MSU研究人員共同設(shè)計的一種特殊金屬管浮子流量計作為前范圍空氣污染和光化學(xué)實驗（簡稱FRAPPE）的一部分進(jìn)行了部署。該金屬管浮子流量計確定了水蒸氣的垂直剖面，在一系列大氣條件下平均誤差小于10％，而不是由機(jī)載設(shè)備收集的剖面。此外，該金屬管浮子流量計在FRAPPE時連續(xù)50天無人值守運行，性能沒有任何明顯降低，提供大約95％的數(shù)據(jù)覆蓋率。

 

    該團(tuán)隊還向垂直剖析溫度和氣溶膠方向發(fā)展 - 這是對流層低層的兩個高度關(guān)注點。NCAR科學(xué)家在MPD架構(gòu)的基礎(chǔ)上開發(fā)出一種創(chuàng)新的高光譜分辨率LIDAR（HSRL），具有分析氣溶膠的潛力。MSU的一位物理學(xué)家補(bǔ)充了這項工作，修改了量子力學(xué)的數(shù)學(xué)方法，以解決一個方程式，該方程式利用大氣數(shù)據(jù)屬性（包括氧分子）的測量來產(chǎn)生垂直溫度分布。初步實驗和模型提出，除了確定水蒸氣和其他空氣傳播顆粒外，HSRL還能夠提供高頻和細(xì)粒度溫度分析所需的測量。

 

    在光學(xué)流量計和傳感大會期間，研究人員計劃提供有關(guān)其溫度分析工作的非常新更新以及其金屬管浮子流量計的其他更新。

 

    目前，Bunn表示，“ 我們正在開始檢測對流層低層的溫度剖面，準(zhǔn)確度為+/- 2開爾文，我們正致力于提高金屬管浮子流量計和檢索算法的性能。”