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空气质量研究站

日期:2020-02-28 20:56
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摘要:

空气质量研究站

采用气象的方法进行空气质量的研究是物理的方法。对于研究烟羽的抬升和扩散,浓度的稀释作用以及各种污染物和总悬浮固体的传播等需要考虑采用的数学模式和地形的影响。我们可提供三种测量方法:

     常规气象站法

     微气象法

     地基遥感法

 

常规自动气象站的测量

各种大气的化学成分如SO2CONOXNONO2H2SO3CO2CH4THC测量以及采样也可包括在系统内。

常规的气象方法和采样方法以及基于微气象方法的大气质量观测都可以根据用户的要求提供。车载式的临时观测系统也可以提供。

测量的原始变量包括风速风向、空气温湿度、气压和辐射等。既可以是常规气象观测也可以是遥感方法测得的。由这些数据可以推导出的变量有如:稳定度、混合高度、湍流强度等。对于梯度观测,可获得地面零位移高度和地面粗糙度。

对于复杂的地形,高塔50100的多层梯度观测或多地点测量才能提供必要的常规数据,临时的基于湍流方法的测量或者采用地基遥感的仪器作为辅助也是必须的。

对于研究不同污染物和不同污染源需要设计不同的系统。

其它的测量参数有云、能见度、大气混浊度和大气污染物浓度,对于中国而言,沙尘暴研究也是空气质量的重要内容。

对于环境评估,需要至少一年的完整度90%以上的数据,这对于系统提出了极高的要求。

 

常规气象站的一般要求

测量

参数

系统精度

分辨率

反应特征

采样方法和处理方法

风速

水平

 

垂直

 

±0.2m/s

+5%测量值)

 

01m/s

 

启动风速:0.5 m/s

距离常数:5m

启动风速:0.25m/s

距离常数:5m

 

1秒采集一次,每小时输出标量平均和标准方差;同时输出合成风速

风向

±30

10

启动风速:0.5 m/s @100

阻尼比:0.4-0.7

距离常数:5m

1秒采集一次,每小时输出标量平均和标准方差;同时输出合成风向

温度

±0.3

±0.1

时间常数小于1分钟,可以选择采用强制通风测量

10 s, 小时平均

温差

±0.1

±0.02

时间常数小于1分钟,采用强制通风测量

10 s, 小时平均

辐射

±5%

10W/m2

5 s

 

降水

±10%

0.5mm

0.2mm

 

 

 

我们提供的系统组成:

简单下垫面:

10塔:10处采用 05305-L34,CS800-L34 010C/020C 风速风向探头

        2 采用HMP45C空气温湿度探头,在210采用43347温差测量系统

5 采用Q*7-1NR-LITE、或CNR-1净辐射和LI200XCM3 总辐射探头

数采器采用: CR23X

通讯方式: COM210 调制解调器或 GSMGPRS方式

可以选择两层风速风向探头,可以采用UVW的三维风向探头

如果采用湍流方法可以采用81000CSAT3三维风速仪,可以采用CR23XCR5000数采器。

复杂下垫面:

根据源位、源强和地形来设计。

 

大气稳定度的计算方法:

TURNER法: 采用风速、净辐射指数、云高和云量确定。这种方法可以结合的其它仪器有云高仪和天空成像仪TS-880

辐射/温差法(SRDT):采用10的风速、白天的总辐射和夜间的温差

σE法:是基于湍流方法,采用风的提升角的方差和标量平均风速。这种方法风速风向的采集可以是210,采样平均周期为15分钟。可以采用UVW三维风速或三维超声风速仪,后者可以高频采样,直接计算出来。

σA法:采用风向的方差和风速的标量平均数。测量方法可以同3

可以通过其它的边界层参数化法计算出更多的参数。采用廓线法、能量平衡法和涡动协方差的微气象方法请参照我们的微气象方法说明。

 

微气象法

这种方法除廓线梯度法外比较适合于长期观测外,较高的数理和气象学知识以及较好的试验能力是对采用这种方法的要求。对于短期内作为辅助或便携式的测量不失为一种很好的手段。该方法的数据量较多而且仪器价格比较高。

基于微气象方法的使用尤其采用三维超声风速仪的方法,再结合能量平衡理论的使用是*佳的方法。采用三维超声风速仪可以直接计算出摩擦风速、动量通量、显热和各种方差。需要指出的是采用三维风速仪测出的风速可以是合成的也可以是标量平均的。但是风速将只能是合成风。

 

如果长期采用微气象法测量,RM YOUNG81000超声风速仪就可以采用,而且可以不需要保存原始数据。采用CR23X就可以了。对于高层塔而言,CR10X也可以考虑。

如果是研究级别,而且考虑其它边界层参数,采用高精度的CSAT3是比较好的选择。由于研究级的仪器较贵,短期测量是比较好的选择。

 

遥感法

我公司目前还不能提供基于探空气球的自动化的整体解决方案。我们代理的YANKEE公司正在为NOAA研发这类的仪器,我们相信不久的将来我们可以提供自动的仪器。

我们在此介绍的的是地基遥感设备包括SCINTECSODARRASS、雷达风廓线仪以及KIPP & ZONEN公司的基于微波被动遥感技术的温度廓线仪。

 

确定混合层高度的方法

方法

测量参数

优点

缺点

探空仪

位温

对于测量白天的对流混合层高度的较好方法

无法连续测量

SODAR

湍流

声波反射

连续测量,特别适合于测量夜间当混合层高度在测量范围以内时以及地表型逆温。

白天的混合层高度可能超量程。量程有限。量程大的价格较高。

雷达

折射指数

连续测量。

对于夜间混合层高度低时,其高度可能在其测量量程之下。价格昂贵。

RASS

虚温

虚温廓线用于评估对流混合层高度,可以与SODAR和雷达合用。

高度有限,*大1公里

温度廓线仪MTP5/5H

微波热辐射

连续、全天候可自标定,特别合适地表型逆温

*高高度为1000m,量程有限。

 

选择何种遥感技术要根据应用和预算来权衡。而且在遥感的基地*好有气象监测站或在监测站附近。

 

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