推薦期刊
在線客服

咨詢客服 咨詢客服

客服電話:400-6800558

咨詢郵箱:[email protected]

農業論文

大理挖色鳳尾箐地區夜天文氣象特征的統計分析

時間:2019年11月14日 所屬分類:農業論文 點擊次數:

本文利用我們建立在大理洱海東岸的挖色鳳尾箐氣象站所采集的兩年多氣象數據,運用統計方法對相對濕度、露點概率、降雨量、氣壓、溫度和風速風向進行了分析。統計表明該地區(2016.08-2018.09)氣象條件具有明顯的季節性規律:在每年11月至次年4月,相對濕度較

  本文利用我們建立在大理洱海東岸的挖色鳳尾箐氣象站所采集的兩年多氣象數據,運用統計方法對相對濕度、露點概率、降雨量、氣壓、溫度和風速風向進行了分析。統計表明該地區(2016.08-2018.09)氣象條件具有明顯的季節性規律:在每年11月至次年4月,相對濕度較小、結露概率較低、降雨量少、氣壓和氣溫波動小、風速小且風向穩定,較適合開展連續的夜天文光學觀測;在每年5月-10月濕度偏大、結露概率較高、氣壓波動較大,在這段時期開展夜間天文光學觀測需要注意避開這些不利氣象因素。

  關鍵字:臺址;氣象數據;統計分析;大理;望遠鏡

農業氣象

  一、背景與址點介紹

  為配合有關部門發展天文望遠鏡項目的需求,我們于2016年8月在大理鳳尾箐(地處大理洱海東岸挖色鎮大城村委會10組,距挖色鎮25km)建立了一套完整的氣象站系統。該址點處于農田之中,具有一定植被,總的地勢為東北偏高、西南偏低。

  由于受低緯度高原季風氣候影響,該址點具有冬春兩季天氣晴朗、日照時數較多,夏秋兩季日照時數較少的季節性氣候規律。氣象站東經100.30°,北緯25.90°,海拔約2400米,距離洱海東岸直線距離約8.2km。圖1給出了氣象站位置的百度衛星地圖。我們曾分析了該站一年的相對濕度、風速風向和氣壓等有限數據[1],本文將根據已經獲取的超過兩年的資料,對更多參數進行詳細研究。

  二、氣象參數對光學天文觀測的影響

  對于地基天文觀測來說,優良的大氣條件對望遠鏡非常重要[2]。通過對氣象參數進行定量評價,可以提高地基天文觀測的質量和儀器使用的安全性。每臺望遠鏡都有一定的安全使用要求,當氣象參數達到望遠鏡使用的安全限值,應當停止使用。因此,持續監測并分析氣象參數,具有重要的意義。

  天文臺址氣象監測不僅可以實時監測臺址觀測條件,而且可以通過長時間觀測系統,定量評估該臺址觀測條件變化情況。接下來,我們介紹相對濕度、露點溫度、降雨量、大氣壓、溫度和風速風向的氣象參數對望遠鏡運行的影響。云層的影響和云量數據分析將在以后的文章進行分析。

  2.1相對濕度

  天文觀測中,濕度對望遠鏡的裸露鏡面、濾光片、CCD以及電子設備等有直接影響,濕度過高引起鏡面、濾光片以及CCD窗口結露、電子設備短路等現象的發生。Radu[3]分析局部濕度和空氣的電導率之間的關系,得到高的濕度會增加空氣的導電率,直接影響光探測器。Celik[4],Theiling[5]等提到濕度過高會使光電倍增管遭受高壓沖擊,從而對探測器造成不可逆的影響。

  由于不同天文臺址所處氣候環境不同,天文觀測過程中對濕度閥值的制定也不同,為了確保望遠鏡及其附屬設備的安全,一般都把相對濕度為90%作為停止觀測的標準。例如,Jabiri[6],Murdin[7]以及Lombardi[8]在分析ORM(RoquedelosMuchachosObservatory)氣象參數時,把相對濕度為90%作為望遠鏡設備是否工作的閥值。Radu[3]通過分析NOT(NordicOpticalTelescope)所在臺址的氣象條件,同樣認為90%是一個合理的標準。

  2.2露點溫度

  相對濕度和露點溫度最容易引起天文儀器表面結露并形成液滴的現象發生。當物體表面溫度低于或等于結露溫度時,其表面就會產生結露。然而,無論天文儀器是否在工作都會導致其零部件受損甚至發生危險。如果空氣溫度和露點溫度之間的差在1-5℃之間[3],就會發生結露現象。通過干球溫度計算出飽和水汽壓,由飽和水汽壓和相對濕度計算出水汽壓,再利用露點溫度和水汽壓的經驗公式計算出露點溫度[12]。

  2.3降雨量

  降雨量是指在一定時間內降落到地面的水層深度,單位用毫米表示[13]。降雨直接影響天文望遠鏡的觀測。為了保護望遠鏡設備及其相關附件設備,應盡量避開在降雨頻繁的時段觀測。

  2.4氣壓

  在天文觀測中,氣壓參數主要用于分析露點溫度、大氣折射變化和大氣穩定性。Lombardi通過分析臺址是否受高壓所主導,得出該址點大氣是否穩定[8]。Jabiri通過計算平均氣壓值高于理論氣壓值的頻率,判斷高層大氣的穩定性[6]。Lombardi認為,在短時間內(幾個小時)氣壓的變化會導致天氣的變化[8]。目前世界上各個天文臺址在氣候條件監測時都把氣壓參數納入了監測范圍。

  2.5環境溫度

  溫度波動對望遠鏡成像系統和照相機成像質量有直接的影響。溫度波動會引起望遠鏡中機械結構的對應變形,程度嚴重的話會影響光學元件間的位置,進而帶來望遠鏡光學系統成像質量的降低。同時溫度波動能夠導致照相機噪聲和增益增大,造成照相機靈敏度的下降。因此,全面掌握候選址點夜間的氣溫及變化規律具有一定價值。

  2.6風速

  由于風力載荷對望遠鏡光學系統、支撐結構以及驅動系統的影響,為了確保望遠鏡各個系統的安全,當風速超過安全上限時,應停止望遠鏡工作。此外,如果高速風攜帶大量灰塵,還將導致望遠鏡成像質量下降。VERITAS(VeryEnergeticRadiationImagingTelescopeArraySystem)望遠鏡規定的安全風速限制在8.9m/s[5],MAGIC(MajorAtmosphericGammaImagingCherenkov)望遠鏡規定的安全風速為11.1m/s,而美國帕洛馬(PalomarObservatory)天文臺規定望遠鏡在風速超過18m/s就停止觀測[8]。在摩洛哥Oukaimeden遺址進行的一項氣象研究中,15m/s也被認為是風速的典型最大安全運行值的極限[7]。

  三、氣象數據及統計分析

  我們采用武漢富源公司生產的FY-CJ2型自動氣象站用于定點監測,氣象站觀測10米高,是針對氣溫、相對濕度、風速、風向、氣壓和降雨量等氣象要素的觀測而設計的一款智能化、高性能自動觀測站。其中,風速、風向傳感器置于地表10米高位置,相應傳感器的精度分別為±(0.3+0.03*v)m/s和±3°,其中v為實際測量風速大小;溫度、相對濕度和氣壓傳感器置于地表2米高位置,相應傳感器的精度分別為±0.2℃、±2%和0.1hPa,翻斗式雨量傳感器置于水平地面,傳感器的精度為0.2mm,測量范圍0-4mm/min。

  作者曾利用大理挖色鳳尾箐氣象站早期的一年資料做過有限參數的簡短統計分析[1]。為更全面了解該址點氣象統計情況,現利用該氣象站超過兩年(2016.08-2018.09期間)的氣象數據開展更全面的研究。我們首先把每天晚上時間范圍(20:00-06:00,即大致為日落至日出期間)的數據提取出來,然后對樣本進行相關統計分析。

  四、結論

  為了解大理挖色鳳尾箐地區運行夜天文光學望遠鏡的基本氣象環境,我們基于該氣象站兩年多數據,利用統計學知識結合MATLAB軟件,分析了該地區影響光學觀測的核心氣象參數。統計表明,該地區的相對濕度、露點、氣壓、溫度和風速風向具有明顯的季節性特征:

  ·在每年11月至次年4月相對濕度的中值均為80%以下,其中在2月最低,濕度中值可達到64.9%。在每年的5-10月三個月濕度中值比較高,均在85%以上,其中在2017年7月和8月的濕度中值達到92.6%和92.7%,這將容易造成望遠鏡的玻璃鏡面產生嚴重的結露現象,因此這三個月較不適合開展連續的夜天文光學觀測。

  ·為了評估結露的風險,我們分析了夜間結露概率的時間分布。結果表明該地區每年11月至次年4月(基本為當地的旱季)相對最不易結露,而在5月-10月期間(基本為當地的雨季)相對更容易結露。

  ·該址點全年降雨量主要集中在每年7-9三月,不適合天文觀測。

  ·為了評估該地區大氣穩定性,我們分析了夜間大氣壓規律。冬季夜間的大氣壓值比夏季略微高。在夏季,當天氣條件較為穩定,氣壓值波動較小,氣壓的中值亦相對較小。

  ·該址點全年夜間溫度變化比較平緩、溫差不大。·風速分析表明,該址點全年夜間的風速都處于較低水平。且具有穩定的西南風。

  總體來說,對于以挖色鳳尾箐山區為代表的云南洱海東岸8公里處,在每年11月至次年4月期間,環境相對濕度小、結露概率低、氣壓和溫度波動小、風速弱,較適合觀測;在5月至10月期間,環境相對濕度大、結露夜概率大且結露持續時間長、氣壓波動大,開展夜間觀測時需要提前做好充分應急準備。

  參考文獻

  1.王晶星,劉煜,宋騰飛等大理洱海東岸山區天文氣象條件初步統計分析:2016至2017年大氣季節特征[J],大理大學學報,2018(06):30-33;

  2.吳寧,劉煜,趙紅梅.川西無名山天文址點GIS分析研究[J].天文學報,2016(06):729-745;

  3.RaduA.A.,T.Angelescu,V.Curtef,AnastroclimatologicalstudyofcandidatesitestohostanimagingatmosphericCherenkovtelescopeinRomania.MNRAS,2012,Volume422,Issue3,p.2262-2273;

  4.CelikO.PhDthesis,ObservationsofCrabNebulaandPulsarwithVERITAS,Univ.California,LosAngeles2008;

  5.TheilingM.PhDthesis,ObservationsofVeryHighEnergyGamma-RayEmissionfromSupernovaRemnantswithVERITAS,ClemsonUniv.2009;

  氣象方向論文范文閱讀:基于現代信息技術的農業氣象服務運用探究

  摘要:我國農業應用現代信息技術的水平較高,特別是農業氣象的技術服務,不斷提升了天氣預報的準確度和實況監測能力,為生產人員提供了準確的氣象信息,便于在應對自然災害時及時做好準備,避免造成作物減產和經濟損失。文章基于現代信息技術,對農業氣象服務的運用展開了探究。

相關論文推薦
战甲危机返水 老快3基本走势图 百度百科 中国象棋的起源和历史 今晚上七星彩开什么啊 麻将玩法技巧 第五人格怎样能快速赚钱 比较稳定的彩票投注网站 沈阳傲人麻将以前版本 财神4肖一码 2018年能赚钱的游戏排行榜 万发彩票群 起点作家是怎样赚钱的 弥乐福怎么赚钱 能赚钱的日本网游 天天爱昆明文山翻小鸡麻将 全球股票指数行情,东方财富网 能赚钱的游戏 手游排行榜