[发明专利]激光雨滴谱仪测量误差订正方法

说明书

技术领域

本发明属于大气科学、水文学领域，具体涉及用于测量降水的激光雨滴谱仪和相同测量原理的光学雨量计的测量误差订正。

背景技术

激光雨滴谱仪可测量下落中的雨、雪、冰雹等降水，从而可计算各种降雨类型的雨强、雨量以及雷达反射率因子等。近年来随着德国、美国等国家激光雨滴谱仪的引进，随着国产激光雨滴谱仪的出现，各种激光雨滴谱仪已广泛用于我国交通控制、气象监测与服务、科学研究、机场观测、公路气象监测、水文地理学、气象雷达数据校正等应用领域。

激光雨滴谱仪的定性应用已得到普遍认可，但其定量应用仍存在一些需要解决的问题。无论是生产厂商，还是研发人员至今主要关注非球形降水大粒子产生的定量应用误差问题，对存在于小雨、中雨、大雨、甚至特强降水中的大量小粒子并未引起足够的重视。有关研究表明1.0mm的雨滴与1.2mm的雨滴对应的雨滴质量分别为524mg、905mg，即此时0.2mm的差可带来72.7％的水量差；降水粒子越小，0.2mm的差带来的误差越大。目前广泛应用的激光雨滴谱仪由于技术的约束，还不能从噪声中得到0.2mm所对应的信号，其最小可测粒径大多为0.2mm。

为提高激光雨滴谱仪定量应用的精准度，通过我们大量实验表明，必须对激光雨滴谱仪由于最小可测粒径带来的测量误差进行订正，从而减小计算的降水强度、降水量以及雷达反射率因子的误差，使激光雨滴谱仪更好地实现定量应用。

发明内容

针对上述由于最小可测粒径带来的测量误差问题，本发明提出一种激光雨滴谱仪测量误差订正方法。这种方法用接近真实降水粒子的订正直径替代激光雨滴谱仪测量的粒子等效粒径或激光雨滴谱仪的粒子分组平均粒径，可显著提高激光雨滴谱仪定量计算的准确性。

本发明的目的在于提出一种激光雨滴谱仪测量误差订正方法，用于提高定量计算的准确性。其方法主要包括以下步骤：

1.获取激光雨滴谱仪最小可测粒径Dm。

2.订正测量误差。

方案一(直接订正法)：

——获取激光雨滴谱仪测量的粒子等效粒径Di(简称测量粒径)。

——根据(1)、(2)式计算粒子订正粒径Dt(简称订正粒径)：

Dt＝2Rt   (1)

Rt²＝Ri²+Rm²   (2)

其中，Rt为订正半径，Ri＝Di/2为测量半径，Rm＝Dm/2为最小可测半径。

——直接在滴谱仪采样过程中计算每个降水粒子的订正直径Dt，并用Dt替代Di计算降水强度及相关参量。

方案二(间接订正法)：

——获取激光雨滴谱仪的粒子分组平均粒径Dj(简称分组粒径)。

——根据(1)、(3)式计算粒子订正粒径Dt：

Rt²＝Rj²+Rm²   (3)

其中，Rj＝Dj/2为分组半径。

——用计算得到的每个分组的订正粒径Dt替代原分组平均粒径Dj，并用Dt计算降水强度及相关参量。

3.订正结束。

本发明的优点：

本发明通过对激光雨滴谱仪测量粒径的直接订正(方案一)和间接订正(方案二)，能显著提高激光雨滴谱仪的测量和计算精度，为其定量应用提供了更坚实的科学和技术基础。方案一的优点是能得到较准确的订正值，方案二的优点是不需要修改底层软件。

附图说明

图1为本发明的方案一流程图，图2为本发明的方案二流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图详细描述本发明的实施方式。

如图1所示，本发明的激光雨滴谱仪测量误差订正方法方案一包括以下步骤：

1.1 获取激光雨滴谱仪最小可测粒径Dm。

1.2 获取激光雨滴谱仪测量粒径Di。

1.3 根据(1)、(2)式计算每个粒子订正粒径Dt：

1.4 用Dt替代Di计算降水强度及相关参量。

1.5 订正结束。

如图2所示，本发明的激光雨滴谱仪测量误差订正方法方案二包括以下步骤：

2.1 获取激光雨滴谱仪最小可测粒径Dm。

2.2 获取激光雨滴谱仪的粒子分组粒径Dj。

2.3 根据(1)、(3)式计算粒子订正粒径Dt：

2.4 用Dt替代Dj计算降水强度及相关参量。

2.5 订正结束。

最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。