[发明专利]利用雾滴谱的谱型和液态水含量计算雾中能见度的方法

说明书

利用雾滴谱的谱型和液态水含量计算雾中能见度的方法，包括通过数值模拟或卫星遥感得到的雾中液态水含量；利用能见度观测和雾滴谱观测数据得到归一化的平均雾滴谱谱型；利用归一化的平均雾滴谱谱型中的数浓度计算不同半径雾滴对应的液态水含量，计算不同半径对应的不同的含水量占比，计算不同半径雾滴的数浓度；根据Mie散射理论求出不同雾滴半径对应的消光系数，再由Koschmieder定律求出对应的预报能见度。本发明全面考虑了雾滴谱谱型对能见度预报的影响，以基于雾滴谱仪得到的对应地区的平均雾滴谱谱型特征为基础，得到更加准确的能见度值，相比以往仅用液态水含量或结合数浓度计算能见度的方法，可以有效减小能见度预报误差。

技术领域

本发明涉及一种利用雾滴谱的谱型和液态水含量计算雾中能见度的方法,属于气象技术领域。

背景技术

雾的发生会使得能见度大幅降低，影响交通运输、港口作业、渔业捕捞等活动，危害人民的财产安全和生命安全。现有天气预报数值模式和卫星遥感皆有办法获得雾中的液态水含量，进而计算得到雾中能见度。

计算能见度的基础是使用Mie散射理论求出所有雾滴谱段的消光系数并求和，即总的大气消光系数，再由Koschmieder定律可以将总的大气消光系数转化为能见度。现有天气预报数值模式对能见度的预报大部分是将能见度作为液态水含量的函数或者将能见度作为液态水含量和雾滴数浓度(下面简称数浓度)两者的函数，根据得到的直接预报因子液态水含量和数浓度来计算能见度。雾滴谱谱型是雾滴大小和数浓度的综合，是极其重要的微物理参数，若雾滴谱谱型明显不同，即使含水量相同时，雾中能见度也会相差好几倍。事实上，不同地区雾的滴谱谱型有很大差别。湛江海雾、茂名海雾、青岛海雾和厦门海雾符合Junge谱型，而舟山海雾和南京陆地雾的雾滴谱符合Deirmendjian谱型，湛江地区海雾和南京盘城陆地雾滴谱符合Gamma谱型，不仅内陆地区与海上的雾滴谱谱型特征存在差异，不同区域的海雾之间或陆地雾之间的雾滴谱谱型形态也不相同。

由于而地面观测站分布稀疏，无法得到雾影响的准确范围，而卫星具有观测范围大的优势，能够较好的完成雾识别的工作，并反演出雾中的液态水含量。然而在有云覆盖时卫星无法对云下的雾进行监测，而天气预报数值模式对雾的模拟则不受中高云的影响，可以模拟出雾中的液态水含量。考虑到在不同区域雾的微物理结构(包括雾滴谱、液态水含量、数浓度等)有很大差异，将雾滴谱谱型应用于不同地区雾中能见度的计算，可降低雾中能见度预报误差，具有重要的研究价值和现实意义。

发明内容

本发明的目的是在已知液态水含量的情况下，提供一种利用雾滴谱的谱型和液态水含量计算雾中能见度的方法，以克服已有技术中能见度预报准确度差(能见度仅仅作为液态水含量的函数或者将能见度作为液态水含量和数浓度两者的函数，未考虑不同地区雾滴谱谱型不同对能见度的影响)的问题。

利用雾滴谱的谱型和液态水含量计算雾中能见度的方法，其特征是包括以下步骤：

0)根据数值天气预报模式模拟的雾中液态水含量或卫星遥感反演得到的雾中总液态水含量LWC；

1)利用已有的能见度观测数据和雾滴谱观测数据，以能见度小于1千米作为标准，得到雾发生时段的雾滴谱观测数据；计算平均雾滴谱，再将平均雾滴谱归一化，得到归一化的平均雾滴谱谱型；

2)利用归一化的平均雾滴谱谱型中的数浓度n_NORM_(r_i)，依据公式(1)计算得到不同半径雾滴对应的液态水含量LWC_NORM_(r_i)，

其中i＝1,…,N,r_i为不同半径大小的雾滴对应的半径，n_NORM_(r_i)为归一化的不同大小半径雾滴数浓度，

LWC_NORM＝∑LWC_NORM(r_i) (2)