设备介绍

  1、风廓线雷达

  ST风廓线雷达是是一部垂直指向、晴空探测脉冲多普勒雷达,可实时探测大气中的三维风场。该雷达能以高时空分辨率,连续提供150m~21km探测高度范围内的大气水平风场、垂直气流、大气折射率结构常数等气象要素随高度的分布。

  该雷达的主要目标是晴空大气湍流,利用布拉格散射原理探测随风飘动的湍团中大气折射率结构参数的变化,进而导出大气中风向风速的真实情况。大气折射率取决于空气中温度、湿度和气压等因数的变化,而折射率的分布则决定于各种尺度的大气运动。由于折射率的不均匀性,当雷达发射出的电磁波照射到这样的运动介质时,就会产生散射。雷达接收到包含多普勒频移的后向散射信号,只不过这种信号极其微弱,单脉冲信噪比在-40dB~-50dB以下。通过天顶、偏东15°、偏西15°、偏南15°、偏北15°五个波束位置在不同高度层的散射信号的积累和数据处理,可得到不同时刻的各高度层上的风廓线数据。

 

  2、固态毫米波云雷达

  固态毫米波云雷达主要用于云、雾、弱降水等目标的探测,可连续不间断获取站点上空高时空分辨率的气象目标宏观、微观和动力学特性信息,主要功能包括:

  1)以固定垂直指向的工作方式,获取15km高度范围内各距离上探测目标的回波强度、径向速度、速度谱宽、线性退极化比(LDR)和功率谱分布信息;

  2)具备本地/遥控工作模式,自动获取探测数据,可通过远端遥控功能和数据通信实现无人职守运行;

  3)采用全固态体制,雷达运行稳定可靠,具备连续不间断工作能力;

  4)具备不同环境和天气条件下的工作和探测能力;

  5)雷达方便移动,可在不同地点进行快速重新部署。

 

  3、微波辐射计

  RPG-HATPRO-G3型微波辐射计(温湿度廓线仪)能在高时空分辨率下测定不同的大气参数。提供数值天气或气候预报模式需要的温度、湿度和液态水信息;为人工影响天气提供事前指导、全过程实时监测和事后校验;监测锋面、暴风雨、雾凇、冻雨等中小尺度天气现象;监测边界层逆流、湍流及临近预报大气稳定性;为灾害应急、机场空管、公路和城市环境污染预报服务;追踪卫星视线干/湿延迟和湿度廓线,用于卫星定位;快速云天扫描在很大程度上可代替全天空云像仪;绝对校准雷达等仪器或大气辐射传输程序。

  该仪器采用42通道14接收机并行和波导捷变频技术,是当今最先进、最具代表性的新一代微波辐射计。天顶方向观测与独有的边界层多角度扫描模式联合使用,0-10km范围内垂直廓线分辨率高达84层。全天候适应,支持常年全天时连续自动观测。

 

  4、塔层观测系统

 

  淮南气象塔建成于2013年1月,位于中国科学院大气物理研究所淮南气候环境综合观测试验站东北边,距离观测场100米左右,主要为大气边界层、大气湍流扩散等研究服务。淮南气象塔高100米,采用了通风良好的格构式结构,塔体上下具有相同的等边三角形截面。塔上设有6层观测平台,高度依次为10,20,35,52,70,95米。

  气象塔上安装有平均场观测系统和湍流通量观测系统,统称为塔层大气观测平台。目前主要设备包括:

  1)气象平均场观测系统(6 层),每层包括风速/风向仪(EC9-1)、温度/湿度传感器(HC2-S3),为减小塔体阻挡气流对测风仪造成的影响,分别在西南和东北两个方向各装一台风速仪,24小时不间断观测,采集频率是0.05Hz;

  2)湍流通量观测系统(2层),分别位于第3层(35m)和第7层(70m),包括超声风速/温度仪(WindMaster pro)和红外水汽二氧化碳仪(LI-7500A),观测要素为三维风、水汽、二氧化碳、温度和气压,采集频率为10Hz。

 

  5、环境监测系统

  环境监测系统主要包括以下仪器:

  全自动太阳光度计(CE318)——用于测量太阳和天空在可见光和近红外的不同波段、不同方向的辐射亮度,可推算各波段的大气气溶胶、水汽和臭氧含量等特性。是一种高精度太阳和天空辐射测量仪器,具有易携带安装、自动瞄准、太阳能供电和自动传输数据特点。具有340,380,500,440,670,870,940,1020(2),1640nm九个波段,半波宽度为10nm。

  积分浊度仪(Auroral1000)——用于测量气溶胶粒子在525nm波段的总散射。该仪器采用标准积分的几何原理来检测光散射系数的一种测定仪器,新技术、维护率低,适用于一般的环境监测。采用525nm波段,测量范围<0.25 Mm-1 ~ >2000 Mm-1。

 

  黑碳仪(AE-31)——测量可见光、近红外7个波段的吸收光谱、大气光学特性及等效黑碳气溶胶浓度。该仪器全自动、不需消耗化学品、无需维护校准,样品收集在石英纤维滤膜带上,同时进行连续的光学分析。具有370,470,520,590,660,880和950nm七个波段,精度0.1μg/m3。

 

  颗粒物监测仪(5030)——用于测量大气颗粒物(PM2.5)浓度。使用时颗粒物样品将收集在石英纤维滤膜带上,同时利用β射线吸收和光散射的方法对颗粒物浓度进行连续的测量。小时最低检测限<0.5μg/m3,小时精度2μg/m3(<80μg/m3) 5μg/m3(>80μg/m3)。

   

  气体分析仪——包括4台污染气体分析仪(42i,43i,48i,49i)和2台校准仪(146i,111)。可用于测量大气中多种污染气体NOx、SO2、CO、O3的浓度。其中利用化学发光法检测NOx(42i)、微脉冲荧光技术检测SO2(43i)、气体滤光相关技术检测CO(48i)、紫外光度法检测O3(49i)。精度分别为: ±0.4ppb(NOx)、1ppb(SO2)、±0.4ppm(CO)、1ppb(O3)

   

  能见度仪(6000)——可以实时监测实际大气的消光以及能见度。利用前向散射原理,通过测量接收到的固定角度的前向散射光强获得实际大气消光和能见度信息。测量能见度范围为6m-80km,精度达3m。

   

  整个环境监测系统实现对大气主要气态污染物、细颗粒物浓度的连续监测,同时对近地面大气气溶胶、柱气溶胶光学性质进行观测。该系统将为该地区大气污染状况、气溶胶的环境气候效应研究提供基础的科研数据。