基于三臺測風激光雷達的大氣湍流和三維風場研究

作者：程志剛,李炬,張鑫宇,張京江,竇軍霞,程月星

摘要：為了獲取大氣湍流和空間三維風場結構,利用3臺同型號的測風激光雷達開展協同觀測試驗。(1)利用虛擬鐵塔協同觀測技術開展大氣湍流探測,與香河102 m鐵塔安裝的三維超聲風速儀觀測結果做對比,32 m處高頻(10 Hz)風速的相關系數高達0.92,平均誤差為0.77 m/s,均方根誤差為0.41 m/s;大氣湍流強度(TKE)的相關系數高達0.99,平均誤差為?0.02 m2/s2,均方根誤差為0.08 m2/s2,并且協同觀測的高頻風速與三維超聲風速儀的觀測結果具有相同的頻譜結構。(2)利用掃描協同觀測技術開展三維風場探測,與鐵塔上的常規測風設備相比,其90 m高度處的水平風速和風向的相關系數分別為0.92和0.93,平均誤差為?0.41 m/s和0°,均方根誤差為0.73 m/s和34°。相比于單臺測風激光雷達,基于3臺測風激光雷達協同觀測技術具有一定的優勢:不需要風場水平均勻的假設、探測精度更高等。但其對觀測環境的要求較高:觀測路徑上不能有遮擋、觀測必須協同等。在科研業務應用中,需要根據實際的觀測需求合理制定觀測方案。

發文機構：北京城市氣象研究院 北京市朝陽區氣象局

關鍵詞：測風激光雷達協同觀測虛擬鐵塔大氣湍流三維風場Wind lidarCooperative observationVirtual tower staresAtmospheric turbulenceThree-dimensional wind field

分類號： P425.2[天文地球—大氣科學及氣象學]