平板音箱测量雨滴谱实验的初步分析.pdfVIP

平板音箱测量雨滴谱实验的初步分析 1 1 1 刘红燕 陈洪滨 宣越健 1 中国科学院大气物理研究所中层部 北京 100029 摘要 本实验根据振动原理 使用平板音箱在实验室条件下测量雨滴谱 实验就不同大小水 滴 不同降落高度 平板音箱的不同位置做了定性实验 结果表明 平板音箱具有测量雨滴 的能力 同时 本实验进一步分析了影响平板音箱测量雨滴能力的因子的作用效果 根据实 验结果提出进一步改进平板音箱测量雨滴谱性能的方案 关键词 平板音箱 雨滴谱 振幅 1 引言 在研究区域或者全球尺度的水汽 热量 动量以及气体交换时 降雨是最重要的气候变 量之一 同时降雨也是最难精确测量的 精确测量降水中雨滴的分布对于雷达气象回波来说 是最基本的前提要素 它也是研究降水机理的重要前提 [1] 雨滴谱是指雨滴数目同雨滴直径之间的关系 Laws 和Parsons 1943 年 提出了雨滴 谱分布公式 N N e lD 1 D 0 D 是雨滴的直径 ND 表示在单位空间体积内直径位于D 到D+dD 范围内的水滴数目 N0 是 ND 在D=0 时的值 为0.08 cm-4 并且 l 41R 0 .21 cm-1 (2) 其中R 表示降雨率 Ulbrich(1983 年) [2] 提出了gamma 雨滴谱分布公式 N N D m e lD (3) D 0 或者使用单位体积中总的水滴数目NT 来表示: N N D T a Da 1e( D / b ) (4) (a) b 其中a 0, b 0,D 0 m a 1, l b 1, () 为gamma 函数 为了精确地测量雨滴谱科学工作者们进行了多种实验[3 4 5 6] 20 世纪七十年代以前有 吸水纸法 面粉法 质谱仪法 光电电滴谱仪 这些仪器设计简单 花费太多人力 20世 光电电滴谱仪 这些仪器设计简单 花费太多人力 20世 纪七十年代以来科学工作者们又不断改进 提出新的测量方法和新的测量雨滴谱仪 下表列 纪七十年代以来 出了测量雨滴谱的仪器 表1 20 世纪70 年代以后发展的雨滴仪 Tab.1 the instruments developed since the 1970 ’s 仪器名 测量原理 仪器样图 优 缺点 1 Laser precipitation 光学 优点 可以获得单个雨 monitor(Disdrometer) 滴的形状和降落速度