Page 122 - 《高原气象》2023年第1期

高 原 气 象 42 卷
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图3 PWS100观测原理
Fig. 3 Operating principle of measuring instrument PWS100
然降雨条件下， 激光雨滴谱仪的测量会受到多种因
图2 气象观测场中的仪器配置 素的影响， 风可以改变激光束的方向、 速度和下落
（a）PWS100， （b）T-200B， （c）自动气象站
轨迹， 落在激光束边缘的液滴及其尺寸未被完全测
Fig. 2 The observation equipment of the observation field
量可能导致对其进行错误分类， 两个雨滴同时穿过
including PWS100， T-200B and automatic weather station
激光束被检测为一个， 从而高估液滴尺寸（王俊
雪、 雹、 霰等固态降水为主， 冬季受西伯利亚反气
等， 2021）。PWS100在其内置算法中假设雨滴在下
旋环流控制， 使得冬季极寒且降水量小（Li et al，
降时会发生类似的扭曲， 并对降雨测量进行了某种
2007）， 多年平均降水量 468 mm、 多年平均气温约
校正且能同时输出错误粒子数和未知粒子数。先
为-5. 1 ℃。
前的研究表明， PWS100 观测到的直径在 0. 8 mm
3 数据来源和方法介绍 以下的雨滴数量较少， 而对较大的雨滴表现出更高
的敏感性（Montero-Martínez et al， 2016； Jia et al，
3. 1 观测数据
2020； Campbell Scientific， 2015）。
本研究采用的观测数据包括 2018年 5月 1日至
3. 2. 2 T-200B降水观测
2020 年 4 月 30 日 PWS100 和 T-200B 的日降水数据，
T-200B 称重式雨雪量计是由挪威气象科学研
以及自动气象站内气温、 相对湿度和风速数据。两
究院和挪威勘测设计院共同研制、 Geonor公司生产
套仪器均位于 1号冰川末端平坦冰碛垄上的气象观
的雨雪量计（图 4）。其口径为 20 cm， 总容量为 600
测场内（海拔 3835 m）， 相距约 4 m（图 2）。该处三
mm， 灵 敏 度 为 0. 1 mm， 测 量 温 度 范 围 在 -25~
面环山， 受强风影响小。PWS100 数据包括日尺度
连续降水、 粒子下落速度、 粒径、 降水类型等； T- 60 ℃， 适用于全年自动雨量测量。雨量筒外部配
200B 数据包括日尺度连续降水。气温和相对湿度
数据由 HC2-S3 仪［图 2（c）］观测得到， 风速数据由
Young 05103 超声波风速仪［图 2（c）］得出， 其分辨
率为0. 01 m·s ， 精度为2%。
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3. 2 观测方法
3. 2. 1 PWS100降水观测
PWS100 激光雨滴谱仪观测是基于激光多普勒
测量原理（图 3）， 能够自动对降水量和可见气象因
素 进 行 测 量 。 它 由 四 张 深 度 为 0. 4 mm、 间 距
0. 4 mm 的光片组成的结构化检测体构成， 探测面
积约 40 cm 。利用先进的探测技术和模糊运算法
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则， PWS100 激光雨滴谱仪能够准确测量雨滴的尺
寸和降水速度， 降雨总分辨率为 0. 0001 mm， 精度
在 10% 以内。连接空气温湿度传感器后， 该传感器
还可对气温及相对湿度进行测量， 使测量更加精确 图4 T-200B观测原理
（Ellis et al， 2006； 刘胜男和王改利， 2020）。在自 Fig. 4 Operating principle of measuring instrument T-200B