[发明专利]实时测量大气混合层高度的便携式装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种实时测量大气混合层高度的便携式装置。

背景技术

大气混合层不仅与人有直接而密切的关系，而且与地球上几乎所有生物都存在直接且密切的联系，因为地面和水面与大气间的所有交换过程(包括热量交换、能量交换和质量交换等)均在大气混合层内进行。此外，由于大气混合层内的空气是人们直接呼吸的气体，因此大气混合层的特性经常是人们共同关注的焦点。大气混合层高度是大气混合层最重要的特性之一，它是指大气污染物和大气成分由于热浮升力或机械力湍流作用而充分混合过程所能达到的近地面高度。大气混合层高度控制着城市热量和污染物的传输和扩散，并且决定着大气污染物扩散所能达到的垂直高度。大气混合层高度还是许多大气污染传输模型所必须的输入参数，它的变化能显著地影响城市的热岛效应、大气污染水平和长期的气候变化。因此，深刻认识大气混合层高度对于环境监测、大气污染物预测和天气预报均有重要意义。

准确测量大气混合层高度对于认识其具有至关重要作用，但是世界上至今仍没有被广泛认可的直接测量大气混合层高度的统一方法。现在常用的测量大气混合层高度方法有间接测量法和理论型参数化模型，但是这些方法和模型原理复杂，实际操作困难，均难以获得实时精确的大气混合层高度数据。大气混合层高度间接测量法包括无线电探空法和远程雷达探测法，其缺点是测量费时费力、操作复杂、易受环境影响和测量误差大。理论型参数化模型通常需要观测点实时的阻力速度、云量和太阳高度等气象参数，这些气象参数非常难以获得，只有大型气象站才能提供；另外，理论型参数化模型计算比较复杂，影响因素较多，计算误差大，很难推广使用。由此可见，已有方法和技术装置难以获得实时精确的大气混合层高度数值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种实时测量大气混合层高度的便携式装置，该实时测量大气混合层高度的便携式装置能简单、快捷、准确地计算大气混合层高度。

本发明的技术解决方案如下：

一种实时测量大气混合层高度的便携式装置，控制机箱安装在三角固定架上，控制机箱上竖直设置有T形的支撑架，风向风速传感器的风向检测部分和风速检测部分分别安装在支撑架的左右2个水平臂上，太阳辐射传感器固定在支撑架的竖直支杆的顶部；

环境温湿度传感器、大气压力传感器和露点温度传感器安装在控制机箱外部伸出的支撑板上；

控制机箱内设置有数字信号处理器、时间信号发生器和数据存储器，控制机箱上设置有显示屏和按键；

太阳辐射传感器、风向风速传感器、环境温湿度传感器、大气压力传感器、露点温度传感器和时间信号发生器、数据存储器、按键和显示屏均与数字信号处理器相接。

所述的数字信号处理器具有用于根据当前各传感器的检测值以及以下公式计算出大气混合层高度值的计算单元：

MLH＝a₁T+a₂P+a₃SR+a₄RH+a₅WS+a₆DT计算出该城市的大气混合层高度的预测值；式中的MLH为大气混合层高度；

式中a₁～a₆为回归系数，回归系数由历史的气象数据和历史的大气混合层高度经统计学多元线性回归方法获得；T为空气温度，P为大气压力、SR为太阳辐射值，RH为空气湿度，WS为风速、DT为露点温度。

支撑板上设有用于罩住环境温湿度传感器、大气压力传感器和露点温度传感器的防护罩；

三角固定架设有用于将三角固定架固定在地面的螺钉。

控制机箱背面设有百叶窗式的通风口。

有益效果：

本发明的实时测量大气混合层高度的便携式装置基于已有研究得出的用简单地面气象参数预测大气混合层高度的方法，提供一种实时测量大气混合层高度的便携式装置，所选器件均是低功耗、体积小的产品，易于整合在一个小巧的壳体中，所以本发明装置体积小，易于携带。本发明装置由于只需测量近地面空气温度、大气压力、太阳辐射、空气湿度、风速和露点温度等数值即可间接得出精确的大气混合层高度，所以本发明装置操作简单、测量可靠、抗干扰能力强。此外，本发明装置测量大气混合层高度的原理简单、影响因素较少、计算误差较少，因此易于推广使用。

附图说明

图1为长沙市2009年夏季(6月至8月)大气混合层高度一天24小时变化趋势图；

图2是长沙市2005～2009五年大气混合层高度回归模型计算结果与NOAA公布结果之间的比较示意图；