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空氣質(zhì)量研究站
采用氣象的方法進(jìn)行空氣質(zhì)量的研究是物理的方法。對(duì)于研究煙羽的抬升和擴(kuò)散，濃度的稀釋作用以及各種污染物和總懸浮固體的傳播等需要考慮采用的數(shù)學(xué)模式和地形的影響。我們可提供三種測(cè)量方法：
※ 常規(guī)氣象站法
※ 微氣象法
※ 地基遙感法
常規(guī)自動(dòng)氣象站的測(cè)量
各種大氣的化學(xué)成分如SO2、CO、NOX、NO、NO2、H2S、O3、CO2、CH4、THC測(cè)量以及采樣也可包括在系統(tǒng)內(nèi)。
常規(guī)的氣象方法和采樣方法以及基于微氣象方法的大氣質(zhì)量觀測(cè)都可以根據(jù)用戶的要求提供。車(chē)載式的臨時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)也可以提供。
測(cè)量的原始變量包括風(fēng)速風(fēng)向、空氣溫濕度、氣壓和輻射等。既可以是常規(guī)氣象觀測(cè)也可以是遙感方法測(cè)得的。由這些數(shù)據(jù)可以推導(dǎo)出的變量有如：穩(wěn)定度、混合高度、湍流強(qiáng)度等。對(duì)于梯度觀測(cè)，可獲得地面零位移高度和地面粗糙度。
對(duì)于復(fù)雜的地形，高塔50或100米的多層梯度觀測(cè)或多地點(diǎn)測(cè)量才能提供必要的常規(guī)數(shù)據(jù)，臨時(shí)的基于湍流方法的測(cè)量或者采用地基遙感的儀器作為輔助也是必須的。
對(duì)于研究不同污染物和不同污染源需要設(shè)計(jì)不同的系統(tǒng)。
其它的測(cè)量參數(shù)有云、能見(jiàn)度、大氣混濁度和大氣污染物濃度，對(duì)于中國(guó)而言，沙塵暴研究也是空氣質(zhì)量的重要內(nèi)容。
對(duì)于環(huán)境評(píng)估，需要至少一年的完整度90％以上的數(shù)據(jù)，這對(duì)于系統(tǒng)提出了極高的要求。
常規(guī)氣象站的一般要求
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測(cè)量 參數(shù) |
系統(tǒng)精度 |
分辨率 |
反應(yīng)特征 |
采樣方法和處理方法 |
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風(fēng)速 水平
垂直 |
±（0.2m/s +5%測(cè)量值） |
0．1m/s |
啟動(dòng)風(fēng)速：≤0.5 m/s 距離常數(shù)：≤5m 啟動(dòng)風(fēng)速：≤0.25m/s 距離常數(shù)：≤5m |
1秒采集一次，每小時(shí)輸出標(biāo)量平均和標(biāo)準(zhǔn)方差；同時(shí)輸出合成風(fēng)速 |
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風(fēng)向 |
±30 |
10 |
啟動(dòng)風(fēng)速：≤0.5 m/s @100 阻尼比：0.4-0.7 距離常數(shù)：≤5m |
1秒采集一次，每小時(shí)輸出標(biāo)量平均和標(biāo)準(zhǔn)方差；同時(shí)輸出合成風(fēng)向 |
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溫度 |
±0.3℃ |
±0.1℃ |
時(shí)間常數(shù)小于1分鐘，可以選擇采用強(qiáng)制通風(fēng)測(cè)量 |
10 s, 小時(shí)平均 |
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溫差 |
±0.1℃ |
±0.02℃ |
時(shí)間常數(shù)小于1分鐘，采用強(qiáng)制通風(fēng)測(cè)量 |
10 s, 小時(shí)平均 |
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輻射 |
±5% |
10W/m2 |
5 s |
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降水 |
±10% 或0.5mm |
0.2mm |
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我們提供的系統(tǒng)組成：
簡(jiǎn)單下墊面：
10米塔：10米處采用 05305-L34,CS800-L34或 010C/020C 風(fēng)速風(fēng)向探頭
2米處 采用HMP45C空氣溫濕度探頭，在2米和10米采用43347溫差測(cè)量系統(tǒng)
5米處 采用Q*7-1、NR-LITE、或CNR-1凈輻射和LI200X或CM3 總輻射探頭
數(shù)采器采用： CR23X
通訊方式： COM210 調(diào)制解調(diào)器或 GSM、GPRS方式
可以選擇兩層風(fēng)速風(fēng)向探頭，可以采用U、V、W的三維風(fēng)向探頭
如果采用湍流方法可以采用81000或CSAT3三維風(fēng)速儀，可以采用CR23X或CR5000數(shù)采器。
復(fù)雜下墊面:
根據(jù)源位、源強(qiáng)和地形來(lái)設(shè)計(jì)。
大氣穩(wěn)定度的計(jì)算方法：
TURNER法： 采用風(fēng)速、凈輻射指數(shù)、云高和云量確定。這種方法可以結(jié)合的其它儀器有云高儀和天空成像儀TS-880。
輻射/溫差法（SRDT）：采用10米的風(fēng)速、白天的總輻射和夜間的溫差
σE法：是基于湍流方法，采用風(fēng)的提升角的方差和標(biāo)量平均風(fēng)速。這種方法風(fēng)速風(fēng)向的采集可以是2米和10米，采樣平均周期為15分鐘?？梢圆捎肬VW三維風(fēng)速或三維超聲風(fēng)速儀，后者可以高頻采樣，直接計(jì)算出來(lái)。
σA法：采用風(fēng)向的方差和風(fēng)速的標(biāo)量平均數(shù)。測(cè)量方法可以同3。
可以通過(guò)其它的邊界層參數(shù)化法計(jì)算出更多的參數(shù)。采用廓線法、能量平衡法和渦動(dòng)協(xié)方差的微氣象方法請(qǐng)參照我們的微氣象方法說(shuō)明。
微氣象法
這種方法除廓線梯度法外比較適合于長(zhǎng)期觀測(cè)外，較高的數(shù)理和氣象學(xué)知識(shí)以及較好的試驗(yàn)?zāi)芰κ菍?duì)采用這種方法的要求。對(duì)于短期內(nèi)作為輔助或便攜式的測(cè)量不失為一種很好的手段。該方法的數(shù)據(jù)量較多而且儀器價(jià)格比較高。
基于微氣象方法的使用尤其采用三維超聲風(fēng)速儀的方法，再結(jié)合能量平衡理論的使用是*佳的方法。采用三維超聲風(fēng)速儀可以直接計(jì)算出摩擦風(fēng)速、動(dòng)量通量、顯熱和各種方差。需要指出的是采用三維風(fēng)速儀測(cè)出的風(fēng)速可以是合成的也可以是標(biāo)量平均的。但是風(fēng)速將只能是合成風(fēng)。
如果長(zhǎng)期采用微氣象法測(cè)量，RM YOUNG的81000超聲風(fēng)速儀就可以采用，而且可以不需要保存原始數(shù)據(jù)。采用CR23X就可以了。對(duì)于高層塔而言，CR10X也可以考慮。
如果是研究級(jí)別，而且考慮其它邊界層參數(shù)，采用高精度的CSAT3是比較好的選擇。由于研究級(jí)的儀器較貴，短期測(cè)量是比較好的選擇。
遙感法
我公司目前還不能提供基于探空氣球的自動(dòng)化的整體解決方案。我們代理的YANKEE公司正在為NOAA研發(fā)這類的儀器，我們相信不久的將來(lái)我們可以提供自動(dòng)的儀器。
我們?cè)诖私榻B的的是地基遙感設(shè)備包括SCINTEC的SODAR、RASS、雷達(dá)風(fēng)廓線儀以及KIPP & ZONEN公司的基于微波被動(dòng)遙感技術(shù)的溫度廓線儀。
確定混合層高度的方法
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測(cè)量 參數(shù) |
系統(tǒng)精度 |
分辨率 |
反應(yīng)特征 |
采樣方法和處理方法 |
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風(fēng)速 水平
垂直 |
±（0.2m/s +5%測(cè)量值） |
0．1m/s |
啟動(dòng)風(fēng)速：≤0.5 m/s 距離常數(shù)：≤5m 啟動(dòng)風(fēng)速：≤0.25m/s 距離常數(shù)：≤5m |
1秒采集一次，每小時(shí)輸出標(biāo)量平均和標(biāo)準(zhǔn)方差；同時(shí)輸出合成風(fēng)速 |
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風(fēng)向 |
±30 |
10 |
啟動(dòng)風(fēng)速：≤0.5 m/s @100 阻尼比：0.4-0.7 距離常數(shù)：≤5m |
1秒采集一次，每小時(shí)輸出標(biāo)量平均和標(biāo)準(zhǔn)方差；同時(shí)輸出合成風(fēng)向 |
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溫度 |
±0.3℃ |
±0.1℃ |
時(shí)間常數(shù)小于1分鐘，可以選擇采用強(qiáng)制通風(fēng)測(cè)量 |
10 s, 小時(shí)平均 |
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溫差 |
±0.1℃ |
±0.02℃ |
時(shí)間常數(shù)小于1分鐘，采用強(qiáng)制通風(fēng)測(cè)量 |
10 s, 小時(shí)平均 |
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輻射 |
±5% |
10W/m2 |
5 s |
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降水 |
±10% 或0.5mm |
0.2mm |
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選擇何種遙感技術(shù)要根據(jù)應(yīng)用和預(yù)算來(lái)權(quán)衡。而且在遙感的基地*好有氣象監(jiān)測(cè)站或在監(jiān)測(cè)站附近。
