[发明专利]确定云的液态水含量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及确定云的液态水含量（含水量，水含量，liquid water content）的方法。

背景技术

云的液态水含量（LWC）基于云的类型而变化，并且可以与不同的云的形成和天气情况相关。另外，具有不同的LWC和相关的水滴大小分布（尺寸分布）的云可在飞机外部（例如机翼）造成不同的形成冰的危险。因此，知道云的LWC对于航空安全来说是重要的。可以以各种方式估计云的LWC。例如，几种现有的方法仅在研究云的液滴大小分布的在先研究的基础上假设有效的液滴直径（水滴直径，droplet diameter）。然而，这种假设在LWC估计中会引入明显的误差。通过使用多个彼此结合地工作以提供估计LWC所必需的参数的感测设备，可实现LWC的更精确的估计。在更精确的同时，随着系统复杂性的伴随增加，使用多个传感器通常是昂贵的。

发明内容

在一个方面中，这里描述了估计云的LWC的方法。在一些实施方式中，从云中的水滴大小分布推断出云的LWC。因此，在另一方面中，这里描述了确定云中的水滴大小分布（粒度分布）的方法。

在一些实施方式中，确定云中的水滴大小分布的方法包括：用电磁辐射束对云的深度进行采样；用检测器测量从云返回的电磁辐射的回波强度（echo intensity）；由所测的回波强度确定测量的消光系数（optical extinction coefficient）；由所测的回波强度确定所测的反向散射系数；并从所测的消光系数和所测的反向散射系数确定激光雷达比（激光雷达比率，lidar ratio）。由激光雷达比确定值对（value pair），其包括水滴的形状参数（μ）和中值体积直径（中位体积直径，median volume diameter）（D_MVD），并利用值对（μ,D_MVD）确定水滴大小分布（n(D)）。用水滴大小分布来确定有效液滴直径（D_eff），然后利用该D_eff确定云的LWC。

在一些实施方式中，从激光雷达比确定多个值对（μ,D_MVD），并利用该值对来确定多个水滴大小分布。

在一些确定多个水滴大小分布的实施方式中，这里描述的方法进一步包括：由该多个液滴大小分布提供多个所计算的消光系数，并将所计算的消光系数与所测的消光系数进行比较。在一些实施方式中，选择与最接近所测消光系数的所计算的消光系数相关的水滴大小分布，并由该所选的液滴大小分布确定有效液滴直径（D_eff）。然后，利用该D_eff确定云的LWC。

在一些确定多个水滴大小分布的实施方式中，这里描述的方法进一步包括：由该多个液滴大小分布提供多个所计算的反向散射系数，并将所计算的反向散射系数与所测的反向散射系数进行比较。在一些实施方式中，选择与最接近所测反向散射系数的所计算的反向散射系数相关的水滴大小分布，并由该所选的液滴大小分布确定有效液滴直径（D_eff）。然后，利用该D_eff确定云的LWC。

在以下详细描述中更详细地描述这些和其他实施方式。

附图说明

图1示出了包括在这里描述的方法的一些实施方式中有用的图表的查找表。

图2示出了包括在这里描述的方法的一些实施方式中有用的图表的查找表。

图3是示出了这里描述的方法的一个实施方式的流程图。

图4是示出了这里描述的方法的一个实施方式的流程图。

具体实施方式

通过参考以下详细描述和附图，可以更容易地理解本文描述的实施方式。然而，这里描述的元件（要素）、设备和方法并不限于该详细描述和附图中提供的具体实施方式。应认识到，这些实施方式仅用于说明本发明的原理。对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的前提下，许多改进和改造将是容易显而易见的。

在一个方面中，这里描述了估计云的LWC的方法。在一些实施方式中，从云中的水滴大小分布推断出云的LWC。因此，在另一个方面中，这里描述了确定云中的水滴大小分布的方法。