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基于粒子成像测速技术的雨滴微物理特性研究

刘西川 高太长 刘磊 翟东力

基于粒子成像测速技术的雨滴微物理特性研究

刘西川, 高太长, 刘磊, 翟东力
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  • 为了获取自然环境条件下的雨滴形状、尺度、速度、取向等微物理特性,基于粒子成像测速的瞬态测量可视化技术,研究基于点扩散函数的图像复原算法和自相关图像的速度提取算法,设计并研制了一种基于面阵电荷耦合元件的自然降水成像测速系统. 通过外场观测试验研究了雨滴的直径、速度、轴比和空间取向及其谱分布等微观物理特性;雨滴的速度随直径的增大呈指数增大,轴比随直径的增大呈线性减小,空间取向易受环境风的影响,倾斜角的平均值在2.1°左右,标准偏差为11.5°;基于实测数据拟合了雨滴速度和轴比随直径的变化关系. 与国外已有模型相比,本文进一步得出了具有本地化特征的雨滴微物理特性. 所得到的结论对于云降水物理学研究、天气雷达地面定标、雨致微波衰减评估等方面的应用具有重要的意义.
    • 基金项目: 国家自然科学基金科学仪器基础研究专款(批准号:41327003)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-27
  • 修回日期:  2013-09-12
  • 刊出日期:  2014-01-05

基于粒子成像测速技术的雨滴微物理特性研究

  • 1. 解放军理工大学气象海洋学院, 南京 211101;
  • 2. 南京英恩特环境技术有限公司, 南京 211101
    基金项目: 

    国家自然科学基金科学仪器基础研究专款(批准号:41327003)资助的课题.

摘要: 为了获取自然环境条件下的雨滴形状、尺度、速度、取向等微物理特性,基于粒子成像测速的瞬态测量可视化技术,研究基于点扩散函数的图像复原算法和自相关图像的速度提取算法,设计并研制了一种基于面阵电荷耦合元件的自然降水成像测速系统. 通过外场观测试验研究了雨滴的直径、速度、轴比和空间取向及其谱分布等微观物理特性;雨滴的速度随直径的增大呈指数增大,轴比随直径的增大呈线性减小,空间取向易受环境风的影响,倾斜角的平均值在2.1°左右,标准偏差为11.5°;基于实测数据拟合了雨滴速度和轴比随直径的变化关系. 与国外已有模型相比,本文进一步得出了具有本地化特征的雨滴微物理特性. 所得到的结论对于云降水物理学研究、天气雷达地面定标、雨致微波衰减评估等方面的应用具有重要的意义.

English Abstract

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