云和降水物理探测

气溶胶粒子的光学测量
利用气溶胶粒子对光的散射，测量气溶胶粒子
的数浓度和尺度 优点：
测量中对气溶胶的干扰小，能实时、连续进行探测。
缺点：
散射对粒子折射指数的变化、散射角以及粒子的尺 度和形状比较敏感。而检定曲线使用已知尺度和折 射指数的单分散球形粒子确定，故在实际测定中将 引起一定的测量误差。
气溶胶粒子的光学测量
地面雹谱测量
测雹板是观测地面雹谱的常用工具。优点是设备简便、成本 低，可大量布网、无需人值守。缺点是不能确切记录降雹 起止时间，故无从了解降雹各参数随时间的变化。

原理与方法
测雹板法记录不同尺度雹块打击的凹痕，属于地面低速碰撞 印痕取样器。凹痕的大小与落雹的动能（质量、下降末速） 有关。工作时先确定印痕的形状，然后量取印痕大小，包 括不同方向，经检定曲线订正后，换算得到地面冰雹的尺 度和数浓度。也可使用图像分析仪自动处理测雹板资料。 测雹板法所得雹谱资料的准确性和代表性取决于对测雹板材 料的标定质量。由于雹块末速在不同拔海高度有较大差别， 每批次取样材料的特性会有变化，应根据取样点拔海高度、 材料批次分别进行标定，以提高观测结果的可靠性。
地面雨滴谱测量

滤纸色斑法
属于地面低速碰撞印痕取样器，简便、准确。事先确定水滴 与斑痕尺度之间的关系，取样后进行正确的测量和计数， 给出谱分布，计算各类降水谱参数和物理量。国内开发配 制了涂敷滤纸的新型敏感显示剂，以适应计算机图像处理。 滤纸色斑法可作为雨滴谱自动化测量仪器的比较标准。

GBPP-100
人工影响天气岗位培训
云和降水物理探测
云降水物理探测
目的在于探测自然云、降水过程的基本特征，深入 了解云、降水过程的各种尺度各种物理机制，进而 建立相应的云和降水数值模式。
在人影中的作用
探测施加人工影响后，云、降水动力学和微物理学 的响应变量的基本特征，进而研究对人工影响天气 的预估和检验。
云凝结核计数器
碳膜样片
在玻片熏盖烟炱形成碳膜，质地好，可经受气流的冲击。将 碳膜样片暴露在云中，从斑痕大小测量水滴尺度。
4.
涂明胶样片
含水溶性染料的明胶涂在玻片上，云雾滴打在片上溶解明胶， 留下一个中间透明，边缘染色的圆环。灵敏度高，水滴的 蒸发和合并问题不大。缺点是测量范围有限。
云降水粒子的印模(痕)取样
1.
最早出现的作为商品仪器是20世纪70年代初称作Mee一 130型的云凝结核计数器。
其主体部分是平行板热力梯度扩散云室 结构：上下板间隔1-1.5厘米，两相对表面覆以潮湿的吸水海 绵状物，并与水室相通，以维持表面潮湿；上板平水面保 持与环境温度一致，下板平水面温度低于上板。 原理：上、下板表面的水汽密度均分别为相应温度下的饱和 状态，通过分子扩散在两板之间形成温度和水汽密度的线 性分布。 由于水汽密度与温度之间的指数函数关系，在两板之间中心 面的平均水汽密度，高于该温度下的饱和水汽密度，从而 在中心面形成过饱和，过饱和度决定于上、下板之间的温 度。温差3．5℃，相应过饱和度为0.5％
金属箔碰撞取样
水滴打在铅箔、铝箔等表面产生印痕，其大小是水滴尺度与 碰撞速度的函数。大滴数浓度低时，难取得代表性样本， 增加取样体积又会使较小水滴暴露过度，导致重叠。对混 态云有时不能从印痕形状明确区分其为水滴或固态粒子。
2.
复制印模取样
采用易于固化的液态或粘质状物质做涂膜，将其暴露于云中， 可以使云粒子封存其中，随后进行固化处理，留下永久性 的印模，便于测量和记数。它可同时记录粒子的形态，且 无渗透、蒸发和水滴合并问题。用低速飞行或使用减速器， 可获得冰晶的印模。国内研制了紫外光固印模仪。
冰核计数器
连续流扩散云室(CFD） 原理：

样本空气在具有不同温度的两个冰面之间通过，中 心部位过饱和，冰晶在冰核上活化增长，在出口处 通过光电检测系统计数。
其它冰核计数方法：


滤膜取样在静态热扩散云室中核化生长计数；
动力云室中上升膨胀降温活化生长计数；

滤膜在冷台上用去离子水检测接触冻结冰核等
结构
气溶胶粒子的光学测量

原理

气溶胶粒子流为洁净空气鞘包围，形成很细的束流，通过 聚焦的光束，每个粒子独自受光照射并产生散射脉冲，直 达光电检测器转换为电讯号。不同脉冲高度相应于不同的 粒子尺度范围，脉冲数与该尺度范围内的粒子数相应。可 迅速提供空气样本中粒子尺度分布资料。
直接取样准确度的影响因子
1. 2. 3. 4. 5.
取样器的收集效率 - 绕流损失订正 样本的代表性 - 取样体积与粒子变化率 取样的暴露时间 - 减少并合误差 印痕(模)的标定 - 取样介质与采集对象的作用 破碎和积冰

直接取样的缺点：
取样器干扰自然样本气流，引起非等动力效应；取 样速度慢、效率低；取样不连续；资料的处理和 分析必须在飞行之后进行，既慢且烦琐。
云降水粒子的碰撞取样
ห้องสมุดไป่ตู้1.
涂油样片
小云滴、雾滴；要求取样后及时测量
2.
熏盖氧化镁样片
水滴与斑痕尺度比在20-240μm范围内不随水滴大小变化；此 法不受水滴扩散影响，水滴也不会并合，样片可以保存。 缺点是涂层质地脆弱，在气流冲击下易破裂。同时， MgO具有纹理和颗粒尺度，会干扰小云滴的测量准确性。
3.
以He-Ne激光束投射到按线性矩阵排列的8×8个硅光二极管阵 列，粒子穿过光束，阴影扫过光电管阵列，用透镜把阴影 缩放得到不同分辨率。计量阴影摭挡的已知尺度光电元件 个数，便可转换出被测粒子尺度。其中光电元件被遮挡与 否的量化标准取为其面积的50%，这样只有粒子截面大于单 个光电管接收面积的一半时才能被探测到，而高浓度的小 粒子的阴影仅构成背景噪声而不会对测量结果造成影响。 问题：重叠误差
云凝结核计数器
冰核计数器
Mee一150(美国Mee公司,20世纪70年代)
是对
冰核数浓度进行计数的商品仪器。
原理：

主体为冷云室，把空气样本引人云室，在冰面过饱 和条件下，空气中的冰核活化成冰，再凝华长大， 在云室底部引出含冰晶空气；用一束偏振光照射， 冰晶产生的退偏振作用使正交偏振片后的光电元件 接收后输出电信号，从其面板上的计数获得冷云室 内该温度条件下相应的冰核数浓度。