复合翼无人机不同传感器探测大气温湿度对比 被引量：5

1

作者 常越 陈洪滨 +5 位作者 施红蓉 黄晓松 朱伟锋 朱彦良 王普才 刘洁 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期78-90,共13页

无人机为大气探测的重要平台,为克服固定翼起飞降落条件要求高和旋翼机飞行航时短的问题,中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测实验室自主研制了一款新型复合翼无人机。为检验其在近地面探测大气温湿度的能力,于2020年7月28... 无人机为大气探测的重要平台,为克服固定翼起飞降落条件要求高和旋翼机飞行航时短的问题,中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测实验室自主研制了一款新型复合翼无人机。为检验其在近地面探测大气温湿度的能力,于2020年7月28日—8月6日及2021年8月1—6日,在内蒙古自治区正镶白旗无人机综合验证基地开展了两期无人机搭载不同传感器探测温湿度的比对试验。结果显示:机载自动站与GPS探空仪所测温度绝对偏差为2.00℃~2.35℃,系统偏差可订正;两者所测相对湿度绝对偏差为4.28%;2021年搭载维萨拉温湿探头,测量对比表明维萨拉温湿探头与GPS探空仪测量结果一致性较好,机载自动站与两者差异较大。飞行探测试验表明:长航时复合翼无人机在近地面大气层探空方面机动性强,与常规旋翼无人机相比,可获取更大垂直与水平范围的气象要素信息。 展开更多

关键词 复合翼无人机 机载自动站 GPS探空仪 维萨拉温湿探头

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基于承灾体空间化的高温灾害风险评估研究:以中国长三角为例 被引量：5

2

作者 王金虎 王宇豪 +3 位作者 陈江 蔡嘉晗 谢槟泽 苏航 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2022年第9期1-12,共12页

为了更精确地反映高温灾害对人口、社会经济、农业的影响程度,基于多源遥感数据、地理信息数据、统计年鉴数据反演2020年长三角地区高温承灾体空间分布情况,结合1971—2020年长三角地区221个气象站逐日温度数据,从致灾因子、孕灾环境、... 为了更精确地反映高温灾害对人口、社会经济、农业的影响程度,基于多源遥感数据、地理信息数据、统计年鉴数据反演2020年长三角地区高温承灾体空间分布情况,结合1971—2020年长三角地区221个气象站逐日温度数据,从致灾因子、孕灾环境、承灾体、防灾减灾能力四个方面构建高温灾害风险评估模型。结果表明:(1)人居指数模型实现人口空间化分布与统计数据之间的误差为25.42%,多元线性回归模型实现GDP、农业用地密度空间化分布与统计数据之间的误差分别为26.70%、24.58%,经线性纠正后的结果能精确反映高温灾害承灾体空间分布情况;(2)基于高温的影响因素分析显示高温灾害发生在纬度低,远离水系、人口稠密的平原地带,利用指标权重分析得到纬度和海拔高度对高温灾害的影响最大,其次是人口密度和经济发展程度;(3)高温灾害风险图表明长三角地区高温风险总体呈现北低南高,内陆高于沿海的分布态势,高风险和次高风险主要分布于浙江省大部分地区,安徽西北、东南部,上海北部;中等风险分布于安徽省中部,苏南地区;低风险和次低风险分布于苏中、苏北、浙江沿海城市。 展开更多

关键词 长三角 高温灾害 空间化 风险评估 气候变化 人类活动 极端灾害 精细化灾害评价

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基于OPAC的典型环境中气溶胶组分的光学特性分析 被引量：2

3

作者 王金虎 张炎 +4 位作者 陈钟荣 陈浩 金子琪 王靓 马晓峰 《河南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第5期55-63,共9页

利用基于Mie散射理论的云和气溶胶粒子的光学特性软件(OPAC)在不同激光雷达探测波段对一般大陆(典型气溶胶组分:水溶性、不溶性和烟尘气溶胶)、沙漠(典型气溶胶组分:水溶性、核模态矿物、积聚模态矿物和粗模态矿物气溶胶)和洁净海洋(典... 利用基于Mie散射理论的云和气溶胶粒子的光学特性软件(OPAC)在不同激光雷达探测波段对一般大陆(典型气溶胶组分:水溶性、不溶性和烟尘气溶胶)、沙漠(典型气溶胶组分:水溶性、核模态矿物、积聚模态矿物和粗模态矿物气溶胶)和洁净海洋(典型气溶胶组分:水溶性、积聚模态海盐和粗模态海盐)3种环境下的气溶胶光学参数(散射系数、光学厚度和激光雷达比)进行了仿真研究,分析了各环境中光学参数随气溶胶组分数浓度的变化规律以及各组分对光学特性的影响.结果表明消光系数和光学厚度在不同激光波段、不同环境下均随组分数浓度线性递增,在上述环境中对消光系数和光学厚度影响最大的组分依次为水溶性气溶胶、积聚模态矿物气溶胶和积聚模态海盐气溶胶.激光雷达比变化规律十分复杂,受探测波长及气溶胶组分的双重影响,一般大陆环境中非水溶性气溶胶在2个波段上的影响占主导地位;沙漠环境中,不同波段上积聚模态矿物气溶胶对激光雷达比的影响最大;洁净海洋环境中,积聚模态海盐气溶胶对激光雷达比的影响最强. 展开更多

关键词 消光系数 光学厚度 激光雷达比 MIE散射 OPAC软件包

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雪花状冰晶粒子太赫兹波偏振特性的研究

4

作者 孙孟奇 王金虎 《激光与红外》 北大核心 2025年第7期1163-1168,共6页

为探究太赫兹波下(1.5 THz,2.524 THz,3.437 THz)雪花状冰晶的偏振特性,利用离散偶极子近似法计算其线偏振度、圆偏振度和圆偏振光光强占比,并与相同等效半径的六角平板状冰晶进行对比。结果表明:雪花状冰晶的偏振特性依赖于粒子的等效... 为探究太赫兹波下(1.5 THz,2.524 THz,3.437 THz)雪花状冰晶的偏振特性,利用离散偶极子近似法计算其线偏振度、圆偏振度和圆偏振光光强占比,并与相同等效半径的六角平板状冰晶进行对比。结果表明:雪花状冰晶的偏振特性依赖于粒子的等效半径、形状以及电磁波频率。在同一粒子尺寸下,3.437 THz频率下雪花状冰晶粒子的偏振特性影响较大;在同一频段下,雪花状冰晶粒子的尺寸越大,偏振特性随散射角度的变化越显著,并且90°为散射角与偏振特性变化的一个分界点;若用六角平板状冰晶代替雪花状冰晶,在1.5 THz下将会远远低估其圆偏振度,而在3.437 THz下其线偏振度将被高估。研究结果对深入理解太赫兹波与冰晶粒子相互作用的机理具有重要意义。 展开更多

关键词 太赫兹波 雪花状冰晶 离散偶极子近似 偏振特性

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基于Mie散射的卷云环境中冰晶光学特性分析 被引量：3

5

作者 王金虎 蔡嘉晗 +2 位作者 张炎 金子琪 谢槟泽 《安徽大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第5期47-51,共5页

基于Mie散射理论在532nm的激光雷达波段下,对3种典型的卷云冰晶光学参数进行仿真,分析不同数浓度对光学参数的影响.分析结果表明:对于消光系数和光学厚度,二者均与数浓度呈线性递增关系,其中卷云冰晶1的递增速度最大、卷云冰晶2的最小;... 基于Mie散射理论在532nm的激光雷达波段下,对3种典型的卷云冰晶光学参数进行仿真,分析不同数浓度对光学参数的影响.分析结果表明:对于消光系数和光学厚度,二者均与数浓度呈线性递增关系,其中卷云冰晶1的递增速度最大、卷云冰晶2的最小;激光雷达比与数浓度没有直接关系,卷云冰晶1的激光雷达比最大、卷云冰晶3的最小. 展开更多

关键词 消光系数 光学厚度 激光雷达比 OPAC软件包 冰晶

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多种特定环境中水云和雾的光学特性 被引量：1

6

作者 王金虎 王宇豪 +2 位作者 蔡嘉晗 谢槟泽 陈江 《安徽大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第1期37-42,共6页

利用OPAC软件,对2种激光雷达波下多种特定环境中水云和雾的光学特性参量随水滴数浓度变化的规律进行研究.仿真实验结果表明:2种激光雷达波长下水云和雾的消光系数随水滴数浓度线性递增,但对同一对象来说,1500 nm波长下消光系数对水滴数... 利用OPAC软件,对2种激光雷达波下多种特定环境中水云和雾的光学特性参量随水滴数浓度变化的规律进行研究.仿真实验结果表明:2种激光雷达波长下水云和雾的消光系数随水滴数浓度线性递增,但对同一对象来说,1500 nm波长下消光系数对水滴数浓度的变化率大于550 nm波长下消光系数对水滴数浓度的变化率;从定性角度看,散射系数随水滴数浓度变化的规律与消光系数随水滴数浓度变化的规律基本一致;2种激光雷达波长下水云和雾的吸收系数随水滴数浓度线性递增,但对同一对象来说,1500 nm波长下吸收系数对水滴数浓度的变化率远大于550 nm波长下吸收系数对水滴数浓度的变化率;2种激光雷达波长下水滴数浓度增加时,激光雷达比均无明显变化. 展开更多

关键词 OPAC软件包 水云 雾 光学特性

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在特定环境中气溶胶组分光学特性的分析

7

作者 王金虎 金文雨 +2 位作者 王宇豪 蔡嘉晗 谢槟泽 《江西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第5期481-488,共8页

基于Mie散射的OPAC软件包,分析了在激光雷达探测气溶胶时的3种特定环境(大陆洁净、大陆污染、海上污染)下各种气溶胶组分对光学特性(消光系数、散射系数、吸收系数、激光雷达比)的影响,对比了在550、1000 nm这2个波长下的变化规律.研究... 基于Mie散射的OPAC软件包,分析了在激光雷达探测气溶胶时的3种特定环境(大陆洁净、大陆污染、海上污染)下各种气溶胶组分对光学特性(消光系数、散射系数、吸收系数、激光雷达比)的影响,对比了在550、1000 nm这2个波长下的变化规律.研究结果表明:在550、1000 nm这2个波长下不同环境中气溶胶组分的消光系数、散射系数随水滴数浓度的增加均呈线性递增,大陆洁净型和大陆污染型气溶胶环境的吸收系数变化均比较缓慢.在海上污染型气溶胶环境中,当气溶胶组分为积聚模态海盐和粗模态海盐时,水滴数浓度的变化率为0,这表明在这2种气溶胶组分环境下,吸收系数不随水滴数浓度的变化而变化;激光雷达比受雷达波长和气溶胶环境组分2个因素的影响,该值在大陆污染型气溶胶环境下的变化最为明显,在水溶性和非水溶性组分下大幅递减,而在煤烟组分下大幅递增. 展开更多

关键词 MIE散射 OPAC软件包 气溶胶 光学特性

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基于多模型神经网络的湿度廓线反演研究

8

作者 王金虎 肖安虹 +3 位作者 陈后财 王昊亮 刘萱 蔡海强 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期181-190,共10页

为提升微波辐射计对大气廓线探测的精度,利用ARM大气观测站提供的地基微波辐射计、毫米波测云雷达以及探空数据,构建了两种添加不同云信息的反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)模型(添加入云和出云高度的C-BPNN模... 为提升微波辐射计对大气廓线探测的精度,利用ARM大气观测站提供的地基微波辐射计、毫米波测云雷达以及探空数据,构建了两种添加不同云信息的反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)模型(添加入云和出云高度的C-BPNN模型与添加雷达反射率因子的Z-BPNN模型)与一种未添加云信息的BPNN模型(记为BPNN0),并对反演结果进行了对比,结果表明:C-BPNN模型和Z-BPNN模型在任何天气下(有云或无云),得到的反演误差都小于BPNN0模型;C-BPNN相较于另外两种模型反演结果具有更高的稳定性。对3种模型各自反演结果最好的个例分析发现,C-BPNN与Z-BPNN模型主要的误差存在于高空无云但是相对湿度却出现跃变的情况,说明神经网络模型对初始权值与阈值较为敏感,因此通过遗传算法(genetic algorithms,GA)对BPNN模型进行优化。经GA优化后的反演结果表明:BPNN0模型与C-BPNN模型具有明显优化效果,而Z-BPNN模型优化效果则不明显。 展开更多

关键词 地基微波辐射计 毫米波雷达 湿度廓线 反向传播神经网络(BPNN) 遗传算法(GA)

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基于承灾体空间化的湖南省高温灾害风险评估

9

作者 王金虎 王钰尧 王宇豪 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第35期14958-14967,共10页

基于多源遥感数据、统计年鉴数据、NPP-VIIRS(NPOESS preparatory project-visible infrared imaging radiometer)夜光数据以及土地利用等数据,对湖南省的高温灾害进行空间分析,从而更准确地揭示其对人口、社会经济、农业等方面的影响... 基于多源遥感数据、统计年鉴数据、NPP-VIIRS(NPOESS preparatory project-visible infrared imaging radiometer)夜光数据以及土地利用等数据,对湖南省的高温灾害进行空间分析,从而更准确地揭示其对人口、社会经济、农业等方面的影响。以湖南省2015—2020年的历史气象、地理信息等数据为基础,综合运用致灾因子、孕灾环境、承灾体、抗灾减灾能力等要素,构建高温灾害风险评估模型。结果表明:①利用多元线性回归模型对GDP进行空间分配,并完成线性校正后的结果与统计值的偏差为2.73%;②孕灾环境因素中,在远离河流以及人口稠密的平原区,更易出现高温灾害;③湖南省从南到北的高温危险度呈“高-低-高”的趋势,其中高危险度区集中在湖南省东北部以及岳阳市的北部,次高危险度区集中在湖南北部以及长沙部分地区。 展开更多

关键词 高温灾害 承灾体 空间化 风险评估 湖南省

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基于ArcGIS的海南岛雷电风险区划研究

10

作者 周纬昕 王金虎 +1 位作者 王宇豪 杨璟 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期504-516,共13页

基于海南岛2014—2020年闪电定位数据、2019年公里网格GDP及人口数据、2020年30 m网格土地利用类型、高程数据和土壤电导率数据,采用ArcGIS软件,运用层次分析法(Analytic Hierarchy Process),分析了海南岛雷电灾害风险区划。结果表明:(1... 基于海南岛2014—2020年闪电定位数据、2019年公里网格GDP及人口数据、2020年30 m网格土地利用类型、高程数据和土壤电导率数据,采用ArcGIS软件,运用层次分析法(Analytic Hierarchy Process),分析了海南岛雷电灾害风险区划。结果表明:(1)海南岛的雷电高风险区集中在海南岛西北区域以及海口市的北部;中风险区则分布在海南岛中部地区和北部地区,次低和低风险地区则分布在海南岛的中部山脉地区和东南边沿海地区;(2)海南岛中部山脉地区人口稀少,经济发展水平一般,加上海南岛本身气候特殊,不易形成严重的雷电灾害。 展开更多

关键词 雷电灾害 易损性 风险区划 AHP法

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太赫兹波段下切比雪夫粒子散射特性研究

11

作者 徐怡 王金虎 +1 位作者 金文雨 丁江乔 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期346-354,共9页

为探究太赫兹波段下沙尘粒子的散射特性,本文采用离散偶极子近似方法对不同切比雪夫模型(Chebyshev)的沙尘粒子散射特性进行研究。分别计算1.5 THz、2.524 THz、3.437 THz频率下的切比雪夫粒子不同物理性质如粒子尺寸、粒子形状,对其散... 为探究太赫兹波段下沙尘粒子的散射特性,本文采用离散偶极子近似方法对不同切比雪夫模型(Chebyshev)的沙尘粒子散射特性进行研究。分别计算1.5 THz、2.524 THz、3.437 THz频率下的切比雪夫粒子不同物理性质如粒子尺寸、粒子形状,对其散射特性如后向散射截面(C_(bak))、衰减截面(C_(ext))、散射截面(C_(sca))、单次散射反照率(ω)等的影响。结果表明:同一波纹参数下,1.5 THz时粒子尺寸对Cext和Csca的影响较大;2.524 THz时粒子尺寸变化对C_(bak)影响较大;同一频率下,波形参数为2~5的粒子尺寸变化对各光学截面的影响较其他形状有明显不同;三个频率下,各波纹参数的粒子在有效半径大于10μm时单次散射反照率都大于0.95。 展开更多

关键词 切比雪夫粒子 离散偶极子近似方法 散射特性 波纹参数

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基于多源数据的云中过冷水反演方法研究

12

作者 王金虎 肖安虹 +2 位作者 王宇豪 王昊亮 包金旺 《河南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第4期108-115,共8页

云中过冷水的含量及分布是造成飞机积冰的主要原因,因此准确识别云中过冷水区域尤为重要.利用英国Chilbolton观测场的35GHz、94GHz毫米波测云雷达、激光雷达以及微波辐射计,结合探空资料,对阈值法和模糊逻辑算法识别云中过冷水分布情况... 云中过冷水的含量及分布是造成飞机积冰的主要原因,因此准确识别云中过冷水区域尤为重要.利用英国Chilbolton观测场的35GHz、94GHz毫米波测云雷达、激光雷达以及微波辐射计,结合探空资料,对阈值法和模糊逻辑算法识别云中过冷水分布情况进行对比研究,以及利用多普勒密度算法对不同水凝物含水量情况进行计算.结果表明:1)对比阈值法以及微波辐射计液态水路径的反演结果后认为模糊逻辑算法对水凝物的识别具有更高的反演精度;2)混合相态云中由于冰晶粒子主导雷达回波强度,会导致云中液态水含量被低估,需分别计算不同水凝物的雷达反射率因子. 展开更多

关键词 过冷水 毫米波雷达 模糊逻辑 多普勒谱

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2015~2019年日照市PM_(2.5)长期变化特征及其潜在源区分析 被引量：18

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作者 王中杰 霍娟 +7 位作者 杜惠云 王大玮 李杰 张传兵 张涛 王威 王海波 杨文夷 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期3969-3980,共12页

利用2015~2019年山东省日照市PM_(2.5)质量浓度和气象要素的小时数据,对日照市PM_(2.5)季节污染特征和日照市海陆风特征进行了分析,并基于HYSPLIT模式计算了5年逐日02:00、08:00、14:00和20:00(BTC)的48h后向轨迹,不仅通过轨迹聚类分析... 利用2015~2019年山东省日照市PM_(2.5)质量浓度和气象要素的小时数据,对日照市PM_(2.5)季节污染特征和日照市海陆风特征进行了分析,并基于HYSPLIT模式计算了5年逐日02:00、08:00、14:00和20:00(BTC)的48h后向轨迹,不仅通过轨迹聚类分析和潜在源区分析探讨了日照市不同季节PM_(2.5)主要传输路径和其轨迹污染特征及其潜在源区分布和贡献,也分析了海陆风对日照市污染物的影响.结果表明:日照市PM_(2.5)呈现冬季最高、夏季最低的分布特征,监测站点颗粒物浓度在偏西北风影响下较高.日照市不同季节主要输送路径存在差异:春季主要受到偏东和偏北方向气流影响;夏季在副热带高压影响下主要受到来自海上的较为清洁的偏东气流影响;秋季主要受到西北和偏东气流影响;冬季主要受西北和偏北气流影响.整体而言,不同季节受偏西至偏南气流影响时,日照市对应的PM_(2.5)浓度较高.日照市海陆风春秋季多,夏冬季少;在海陆风影响下,日照市PM_(2.5)污染和臭氧污染呈现不同的分布特征,且在不同PM_(2.5)污染等级下,PM_(2.5)浓度日变化特征也与其在非海陆风日的日变化有所差异.污染潜在源区分析结果表明,日照市最主要的潜在源区位于山东省临沂市、潍坊市、青岛市和江苏省连云港市. 展开更多

关键词 PM_(2.5) 后向轨迹 聚类分析 传输路径 潜在源区

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闪电连续电流的光谱分析及通道温度特性研究 被引量：2

14

作者 王雪娟 许伟群 +6 位作者 化乐彦 王海通 吕伟涛 杨静 袁萍 张其林 张袁瞰 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2069-2075,共7页

连续电流是闪电放电过程中的一个重要子物理过程,它是指雷暴云局部电荷中心在回击之后沿原通道对地的持续放电过程。在连续电流阶段,原本发光微弱的通道其亮度有时会突然增强,这种现象被称为叠加了M分量,自20世纪连续电流被发现以来,国... 连续电流是闪电放电过程中的一个重要子物理过程,它是指雷暴云局部电荷中心在回击之后沿原通道对地的持续放电过程。在连续电流阶段,原本发光微弱的通道其亮度有时会突然增强,这种现象被称为叠加了M分量,自20世纪连续电流被发现以来,国内外学者进行了许多观测研究。目前主要是利用电磁学和光学的观测手段揭示其放电和发光的宏观特征,利用光谱观测对其通道内部微观的发光信息和物理特性等的研究还很缺乏。如关于连续电流阶段放电通道内的温度特性参数目前鲜有报道,而温度是研究闪电连续电流放电通道物理特性所必需的基本参量,也是预防连续电流引起的雷电灾害事故所关心的参数。依据由无狭缝高速光谱仪观测的一次云对地闪电首次回击后叠加三个M分量的连续电流过程的光谱资料,分析了整个放电过程中光谱的演化特征,计算了连续电流放电过程电流核心通道和外围电晕通道的温度,研究了两者随通道高度的变化特性。结果表明,在初始回击阶段,通道的光辐射主要是激发能较高的一次电离的氮离子辐射,在之后连续电流阶段,通道的光辐射则主要是激发能较低的中性氮、氧原子辐射。离子线辐射在回击初期时最强,氢Hα线和红外波段的中性原子线在M1时最强,连续谱在M2时最强。近红外波段的四条线OⅠ777.4,NⅠ746.8,821.6和868.3 nm在整个放电过程都可以被观测到。在连续电流阶段,电流核心通道温度为42060~43940 K,比相应回击核心通道温度高6020~7900 K;外围电晕通道温度为16170~20500 K;通道核心温度和电晕温度均随时间变化不大;通道核心温度随通道上升呈减小趋势,而外围电晕温度随通道上升呈增大趋势。 展开更多

关键词 闪电连续电流 光谱 电流核心通道 电晕通道 温度

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