大氣邊界層物理研究進(jìn)展

大氣邊界層物理研究進(jìn)展

1大氣邊界層物理過程的模擬與研究全球邊界層是指高度約為1.2km的低視角。由于大氣邊界層受地球表面的影響最大,該層大氣有著區(qū)別于上層自由大氣顯著不同的特征,例如各種氣象要素(氣溫、濕度和風(fēng)速等)日變化較大、垂直梯度較大等。大氣邊界層是人類的生活和生產(chǎn)活動(dòng)主要場(chǎng)所。由人類活動(dòng)帶來(lái)污染物的排放、傳輸和轉(zhuǎn)化大部分發(fā)生在該層,因此大氣邊界層的環(huán)境問題直接影響到人類的健康和生存。大氣邊界層同時(shí)也是地球各個(gè)圈層相互作用的關(guān)鍵區(qū)域。大氣邊界層的變化直接影響到地圈、水圈、冰雪圈和生物圈與大氣圈的能量和物質(zhì)交換過程,同時(shí)對(duì)天氣和氣候產(chǎn)生重要的影響。天氣及氣候模式中大氣邊界層物理過程參數(shù)化方案的改進(jìn)是提高其模擬性能的關(guān)鍵科學(xué)問題之一,也是當(dāng)前大氣科學(xué)研究的基礎(chǔ)前沿問題。由于全球變化研究包括氣候異常、生態(tài)環(huán)境惡化、水資源短缺等問題以及可持續(xù)發(fā)展研究等的需要,大氣邊界層物理研究已成為大氣科學(xué)研究的前沿學(xué)科之一。中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所大氣邊界層物理和大氣化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(簡(jiǎn)稱LAPC)定位于低層大氣中物理和化學(xué)過程的基礎(chǔ)研究。自實(shí)驗(yàn)室建立來(lái),我們一直將大氣邊界層物理的基本理論作為重點(diǎn)研究方向。近年來(lái),LAPC在大氣邊界層物理和大氣化學(xué)聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)研究,大氣邊界層實(shí)驗(yàn)、理論與參數(shù)化研究,大氣化學(xué)過程與氣候變化的相互作用模擬研究,陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣間碳氮交換研究,空氣質(zhì)量多模式集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)研制與應(yīng)用等方面取得了重要進(jìn)展。對(duì)于大氣邊界層物理方面,近年來(lái)主要研究方向包括:(1)城市復(fù)雜下墊面湍流相干結(jié)構(gòu)和邊界層陣風(fēng)機(jī)理,非均勻下墊面大氣邊界層結(jié)構(gòu)和交換過程;(2)不同生態(tài)系統(tǒng)地—?dú)馔牧魑镔|(zhì)、能量交換規(guī)律及特征;(3)海洋大氣邊界層物理過程,數(shù)值模式中的大氣邊界層參數(shù)化。對(duì)于2008年之前的工作,胡非等(2003)和張美根等(2008)已作了較全面的總結(jié),因此本文將扼要介紹近4年來(lái)(2009~2012)LAPC在大氣邊界層物理方面取得的最新研究進(jìn)展。2陣風(fēng)擾動(dòng)參數(shù)化大氣邊界層氣象學(xué)是以湍流理論為基礎(chǔ)的,在湍流理論有了一定的發(fā)展之后才得以有邊界層氣象學(xué)的產(chǎn)生。大氣邊界層的基礎(chǔ)理論早在20世紀(jì)50年代末已經(jīng)基本形成。到20世紀(jì)70年代末,對(duì)均勻下墊面大氣邊界層物理結(jié)構(gòu)有了較全面的認(rèn)識(shí),大氣邊界層物理學(xué)開始作為氣象學(xué)的一門相對(duì)獨(dú)立的分支學(xué)科出現(xiàn)。目前,大氣邊界層領(lǐng)域主要圍繞解決大氣數(shù)值模式中邊界層和地表通量參數(shù)化的問題上展開研究。LAPC近年來(lái)在深入認(rèn)識(shí)湍流機(jī)制和本質(zhì)的基礎(chǔ)上,在湍流相干結(jié)構(gòu)和邊界層陣風(fēng)機(jī)理方面取得了重要的進(jìn)展。在我國(guó)華北地區(qū),春季常發(fā)生揚(yáng)沙和沙塵暴天氣,通常伴隨有冷鋒過境及強(qiáng)風(fēng),嚴(yán)重影響著人們的生活和生產(chǎn)活動(dòng)。對(duì)起沙揚(yáng)沙過程基本物理規(guī)律的深入認(rèn)識(shí)是預(yù)報(bào)和減少沙塵災(zāi)害、改善空氣質(zhì)量的基礎(chǔ)。通過分析北京325米氣象塔觀測(cè)的風(fēng)速梯度資料以及渦動(dòng)相關(guān)資料(Zengetal.,2010;Chengetal.,2011,2012a,2012b,2012c),曾慶存等(Zengetal.,2010)提出了自然界陣風(fēng)產(chǎn)生的一種新機(jī)制,即自然界陣風(fēng)產(chǎn)生的機(jī)制不僅有劇烈天氣的外部動(dòng)力作用原因,同時(shí)也是邊界層湍流內(nèi)部自組織結(jié)構(gòu)發(fā)展的結(jié)果。在強(qiáng)風(fēng)天氣中,當(dāng)風(fēng)速足夠大,使得地面摩擦速度大于某一臨界值時(shí),在當(dāng)?shù)仄鹕硥m。但是大中尺度系統(tǒng)下沉氣流使沙塵只能積聚在大氣邊界層的低層(約200m厚)。由于陣風(fēng)存在明顯的相干結(jié)構(gòu)(圖1);陣風(fēng)風(fēng)速波峰期(即陣風(fēng)時(shí))伴隨著下沉氣流,波谷期(即陣風(fēng)歇時(shí))伴隨著上升氣流,當(dāng)陣風(fēng)停歇時(shí)上升氣流才能將沙塵傳入邊界層上層,然后借助大中尺度的系統(tǒng)性上升氣流再往上傳輸進(jìn)入對(duì)流層?；趯?duì)陣風(fēng)機(jī)理的深入認(rèn)識(shí),發(fā)展了一個(gè)利用頻譜和混沌時(shí)間序列突變點(diǎn)檢測(cè)理論來(lái)提取陣風(fēng)信號(hào)的方法(Chengetal.,2012a),提出了一個(gè)新的一個(gè)陣風(fēng)擾動(dòng)參數(shù)化方案(Chengetal.,2012b),導(dǎo)出地表摩擦速度新的理論公式,并以此改進(jìn)了空氣質(zhì)量模式中的起沙和揚(yáng)沙過程的模擬(Chengetal.,2012c)。在大氣邊界層物理結(jié)構(gòu)研究方面,發(fā)現(xiàn)了臺(tái)風(fēng)、寒潮大風(fēng)、沙塵暴過程和一般平穩(wěn)天氣大邊界層湍流結(jié)構(gòu)完全具有相同的概率密度分布型(Liuetal.,2010),即具有穩(wěn)定分布和標(biāo)度律,這一結(jié)果為強(qiáng)天氣條件下大氣邊界層湍流的理論建模和參數(shù)化提供了科學(xué)參考。另外,我們還給出了兩層大氣模式中滾軸渦漩(大氣中一種重要的有組織結(jié)構(gòu))的解析解,揭示出下層不穩(wěn)定層結(jié)對(duì)流活動(dòng)與上層穩(wěn)定層結(jié)中重力波的相互作用是滾軸渦漩形成的機(jī)制之一(LiuandSang,2009)。此外,LAPC科研人員采用飛機(jī)觀測(cè)大氣湍流數(shù)據(jù),通過分析大氣邊界層頂?shù)男〕叨韧牧鹘Y(jié)構(gòu)來(lái)研究層積云覆蓋邊界層頂部的夾卷層特征(代成穎,2012),發(fā)現(xiàn)了:夾卷層內(nèi)一直存在湍流,只是湍流強(qiáng)度在逆溫層底部開始向上逐漸減弱;云頂風(fēng)切變有助于產(chǎn)生湍流,能夠增強(qiáng)云頂過渡層內(nèi)大氣的夾卷混合,進(jìn)而減弱逆溫強(qiáng)度,縮小逆溫高度與湍流層頂之間距離;風(fēng)切變產(chǎn)生的湍流能夠促使云頂多界面分離,使夾卷層、稀薄云層和逆溫層厚度明顯增加;當(dāng)云頂處存在強(qiáng)風(fēng)切變時(shí),局地強(qiáng)風(fēng)切變還能夠在云頂上方產(chǎn)生間歇性湍流。研究結(jié)果可為數(shù)值模式中邊界層過程的參數(shù)化提供科學(xué)的參考依據(jù)。3大氣邊界層觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展均勻下墊面的大氣邊界層近地層特征在Monin-Obukhov相似性理論的指導(dǎo)下研究比較成熟,但地球表面最普通存在的非均勻和復(fù)雜下墊面大氣邊界層尚未得到很好的解決。近年來(lái),大氣邊界層研究重點(diǎn)從均勻下墊面逐漸轉(zhuǎn)向非均勻非定常下墊面。另一方面,觀測(cè)技術(shù)的迅猛發(fā)展為非均勻下墊面的直接觀測(cè)研究提供可能性。為了揭示真實(shí)下墊面條件下大氣邊界層特征和規(guī)律,LAPC在發(fā)展大氣邊界層理論并為模式發(fā)展提供基礎(chǔ)性支持的同時(shí),利用鐵塔、汽艇、雷達(dá)、飛機(jī)和衛(wèi)星遙感等手段,在我國(guó)各種典型地表下墊面開展了有針對(duì)性的綜合觀測(cè)試驗(yàn),例如城市(北京)、半干旱草原(吉林通榆、錫林浩特)、山地(青藏高原)、海洋(北冰洋)等下墊面。上述實(shí)驗(yàn)獲得了區(qū)別于傳統(tǒng)水平均勻下墊面邊界層的新發(fā)現(xiàn),積累了大量寶貴的觀測(cè)資料。3.1大氣物質(zhì)交換在青藏高原的觀測(cè)研究方面,LAPC近年來(lái)聯(lián)合青藏高原研究所在喜馬拉雅山北側(cè)珠峰北坡絨布河谷地區(qū)聯(lián)合進(jìn)行了兩次大氣強(qiáng)化觀測(cè)實(shí)驗(yàn)(2006、2007年5~6月)。該實(shí)驗(yàn)在一個(gè)由海拔5800m水平截面和沿河谷中部地區(qū)的垂直截面組成的封閉型河谷中進(jìn)行。河谷中部架設(shè)了自動(dòng)氣象站和風(fēng)溫廓線儀,觀測(cè)地面風(fēng)、大氣輻射、熱力狀況和垂直風(fēng)廓線等參數(shù)。根據(jù)大氣物質(zhì)守恒定律,通過分析研究穿越河谷中部垂直截面的大氣物質(zhì)通量可初步定量估計(jì)河谷內(nèi)外大氣物質(zhì)的交換量。此外,結(jié)合同期的大尺度環(huán)流資料,該實(shí)驗(yàn)可為研究珠峰北坡絨布河谷地區(qū)局地環(huán)流導(dǎo)致的地氣間物質(zhì)交換過程以及觀測(cè)期間南亞夏季風(fēng)活動(dòng)對(duì)地氣交換過程的影響提供第一手觀測(cè)資料。上述的資料分析得出了許多有意義的結(jié)果和發(fā)現(xiàn)(Zouetal.,2009;Zhouetal.,2009;Maetal.,2009;周立波等,2010;Zhouetal.,2011),揭示了以喜馬拉雅山區(qū)為代表的青藏高原大型山地“山谷風(fēng)”和“冰川風(fēng)”環(huán)流的耦合機(jī)理。喜馬拉雅山區(qū)特殊的局地環(huán)流系統(tǒng)是強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射在復(fù)雜下墊面上形成的熱動(dòng)力復(fù)合環(huán)流,主要是“山谷風(fēng)”和“冰川風(fēng)”相互耦合的產(chǎn)物(Zouetal.,2009)。該環(huán)流明顯有別于傳統(tǒng)山地氣象學(xué)理論以及世界其它山地中的觀測(cè)結(jié)果,耦合環(huán)流系統(tǒng)的物質(zhì)輸送能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于過去學(xué)術(shù)界的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí),表明了以喜馬拉雅山區(qū)為代表的青藏高原大型山地中以局地環(huán)流為媒介的低層大氣與自由大氣間的物質(zhì)交換過程的重要性。分析結(jié)果表明:喜馬拉雅山區(qū)的近地面湍流熱交換接近高原其他地區(qū),其感熱輸送為69.9Wm3.2半干旱區(qū)地表物理特性的變化為了研究半干旱區(qū)不同下墊面地氣相互作用過程,LAPC和東亞中心的科研人員在吉林省通榆縣建立了地氣交換過程長(zhǎng)期觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站(簡(jiǎn)稱通榆實(shí)驗(yàn)站)。該實(shí)驗(yàn)站是國(guó)際能量和水分循環(huán)加強(qiáng)觀測(cè)計(jì)劃(CEOP)的地面觀測(cè)基準(zhǔn)站之一,目前已經(jīng)積累了多年連續(xù)的半干旱區(qū)地表過程觀測(cè)資料。該觀測(cè)實(shí)驗(yàn)與過去在我國(guó)進(jìn)行陸面過程大氣邊界層觀測(cè)實(shí)驗(yàn)HEIFE及IMGRASS最大的區(qū)別在于:改變了過去僅在加強(qiáng)期(一般在夏季)進(jìn)行湍流通量的加強(qiáng)觀測(cè),而采取一年四季連續(xù)的觀測(cè)地氣間通量交換,研究地氣通量交換過程的日、月、季及年變化,為氣候模式中半干旱地區(qū)陸面過程參數(shù)化的改進(jìn)提供了可靠的驗(yàn)證數(shù)據(jù)。通過分析通榆實(shí)驗(yàn)站的觀測(cè)資料,我們?cè)诎敫珊祬^(qū)近地層地氣之間能量和物質(zhì)交換以及水循環(huán)特征研究方面取得了一些有意義的結(jié)果(涂剛等,2009;Liuetal.,2012a),并給出了該半干旱區(qū)地表基本物理參數(shù)(空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度、熱力學(xué)粗糙度和整體輸送系數(shù))的變化特征(馮健武等,2012)。地氣之間的水循環(huán)過程是陸面過程中關(guān)鍵過程之一,直接影響到地表水分收支、植被的生產(chǎn)力和碳循環(huán)等重要的生態(tài)過程,從而間接地影響天氣和氣候。通過分析通榆站觀測(cè)資料,發(fā)現(xiàn)了地表實(shí)際蒸散在生長(zhǎng)季的日總量最大值在退化草地下墊面為2.0~4.5mmd在中德合作項(xiàng)目“不同放牧強(qiáng)度對(duì)內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)流的影響”支持下,我們于2006~2009年在中國(guó)科學(xué)院內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)定位站開展內(nèi)蒙古半干旱草原下墊面地氣能量和物質(zhì)交換過程的觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。為了揭示放牧對(duì)地氣交換過程的影響,我們?cè)谠摰貐^(qū)三種典型的羊草樣地(冬季放牧、持續(xù)放牧和過度放牧)進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行分析(王雷等,2009;王雷等,2010;Wangetal.,2012),發(fā)現(xiàn)了不同的放牧強(qiáng)度在季節(jié)尺度上都顯著減少了地氣間的實(shí)際蒸散(圖3),主要原因是:(1)放牧使地表反照率增大,從而減小了有效能量;(2)放牧導(dǎo)致土壤濕度的降低,減少了有效能量分配為潛熱通量的比例(Wangetal.,2012)。此外,Gaoetal.(2009a)對(duì)內(nèi)蒙古典型草原下墊面地氣之間能量和物質(zhì)交換特征進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)了該地區(qū)近地層能量平衡四分量具有顯著的日和季節(jié)變化特征,能量的不平衡問題主要是由于能量平衡四分量的不同相位造成的。3.3北京氣象塔的建設(shè)近十年來(lái),隨著城市化發(fā)展加快,北京城市規(guī)模不斷擴(kuò)大,城市建筑物逐漸向高空發(fā)展。城市下墊面變得更加復(fù)雜,動(dòng)力學(xué)粗糙度日益增大。下墊面熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的改變使該地區(qū)下墊面與大氣進(jìn)行能量和物質(zhì)交換的特征發(fā)生變化,從而使大氣邊界層對(duì)天氣和氣候產(chǎn)生不可忽略的影響。針對(duì)城市邊界層理論研究,大氣物理研究所早在上世紀(jì)70年代起建立了北京325m氣象塔(簡(jiǎn)稱氣象塔)。目前,該氣象塔已經(jīng)積累了二十多年城市邊界層氣象數(shù)據(jù),為城市邊界層的研究提供寶貴數(shù)據(jù)。為了獲取城市冠層不同高度處大氣湍流脈動(dòng)數(shù)據(jù),該氣象塔從2000年開始在47m、120m和280m高度處增加了三層超聲風(fēng)速溫度儀,為城市邊界層結(jié)構(gòu)和湍流交換特征研究提供連續(xù)的湍流觀測(cè)資料。在城市邊界層湍流通量研究方面,通過分析氣象塔的渦動(dòng)相關(guān)資料,發(fā)現(xiàn)了2008年奧運(yùn)期間CO在城市邊界層湍流統(tǒng)計(jì)特征研究方面,利用氣象塔的渦動(dòng)相關(guān)資料,分析了城市邊界層的陣風(fēng)和湍流積分尺度以及湍流的垂直結(jié)構(gòu)(王丙蘭,2012),發(fā)現(xiàn)了陣風(fēng)因子的大小與陣風(fēng)持續(xù)時(shí)間、風(fēng)速平均時(shí)間和平均風(fēng)速的大小有關(guān),陣風(fēng)因子隨陣風(fēng)持續(xù)時(shí)間的增大而減小,隨風(fēng)速平均時(shí)間的增大而增大,隨平均風(fēng)速的增大而減小,當(dāng)平均風(fēng)速足夠大時(shí),陣風(fēng)因子為常數(shù);湍流積分尺度隨樣本長(zhǎng)度的增大而增大;各種穩(wěn)定度條件下的上沖下掃運(yùn)動(dòng)對(duì)動(dòng)量通量的貢獻(xiàn)不同,在城市冠層內(nèi)(47m),下掃運(yùn)動(dòng)對(duì)通量的貢獻(xiàn)要大于上沖運(yùn)動(dòng),但是在140m和280m高度處,均是上沖運(yùn)動(dòng)的貢獻(xiàn)略大于下掃運(yùn)動(dòng)。3.4北冰洋地區(qū)的大氣邊界層在海洋下墊面大氣邊界層研究方面,LAPC科研人員利用1998年在北冰洋地區(qū)大氣邊界層觀測(cè)實(shí)驗(yàn)(SHEBA)獲取的觀測(cè)資料,研究了該地區(qū)大氣邊界層高度的演變特征并取得了一些有意義的發(fā)現(xiàn)(Daietal.,2011)。由于下墊面熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征的差異,北冰洋地區(qū)的大氣邊界層結(jié)構(gòu)特征有別于中低緯度的大氣邊界層。由于觀測(cè)資料十分缺乏,該地區(qū)的大氣邊界層演變特征尚不清楚。通過分析該實(shí)驗(yàn)期間獲取的飛機(jī)和GPS探空數(shù)據(jù)(圖4),發(fā)現(xiàn)了:溫度梯度方法較適用于估算該地區(qū)的大氣邊界層高度,并且給出了穩(wěn)定邊界層和對(duì)流邊界層的閾值(分別為6.5K/100m和1.0K/100m);該地區(qū)大氣邊界層高度春季大于夏季,最大高度出現(xiàn)在5月份(1150m)。這些研究結(jié)果在一定程度上彌補(bǔ)了高緯度海洋下墊面大氣邊界層研究的空白。4參數(shù)化+高速模擬近地層湍流通量參數(shù)化方案是氣候和中尺度數(shù)值模擬研究中一個(gè)十分重要的課題。數(shù)值模式中湍流通量參數(shù)化一般有兩種計(jì)算方案,即迭代方案和非迭代方案。迭代方案完整地保留了MoninObukhov相似理論,但迭代過程需要耗費(fèi)大量的CPU時(shí)間。為了讓數(shù)值模式的通量計(jì)算方案具備更高的計(jì)算精度,同時(shí)花費(fèi)更少的CPU時(shí)間,可采用非迭代方案計(jì)算湍流通量。非迭代方案是目前湍流通量參數(shù)化計(jì)算方案研究的熱點(diǎn)?；诙嘣貧w分析方法,發(fā)展了一套湍流通量參數(shù)化方案的非迭代方法(李煜斌等,2009;Lietal.,2010)。新方法具有計(jì)算量少、高精度和允許z氣候模式幾乎都是基于能量平衡的原理,近地面可利用能量,即凈輻射與土壤熱通量之差(有時(shí)還考慮植被冠層熱儲(chǔ)存等),應(yīng)與所分配的感熱通量和潛熱通量之和相等。然而,觀測(cè)實(shí)驗(yàn)中普遍存在能量不平衡的問題,此問題在上世紀(jì)90年代的陸面過程觀測(cè)實(shí)驗(yàn)中被證實(shí)并得到國(guó)內(nèi)外科學(xué)家們的重視。Gaoetal.(2010)分析了青藏高原安多站的觀測(cè)資料,發(fā)現(xiàn)土壤表面溫度與土壤熱通量日變化曲線的波相位差存在0至π/4的差異,此相位差對(duì)地表能量平衡的影響十分顯著。在海面湍流參數(shù)化研究方面,發(fā)展了一個(gè)可以用于氣候模式的海面湍流通量參數(shù)化方案(Banetal.,2010)。該方案能夠給出更接近觀測(cè)事實(shí)的通量模擬結(jié)果。將新的湍流通量參數(shù)化方案應(yīng)用到氣候模式CAM3中,不僅使得CAM3給出了更為精確的模擬結(jié)果,而且提高了CAM3的模擬時(shí)效(圖5)。此外,Gaoetal.(2009b)在海/湖面摩擦系數(shù)、粗糙度和拖曳系數(shù)參數(shù)化方案的改進(jìn)方面做了一些研究,并利用實(shí)際觀測(cè)資料評(píng)估了新的參數(shù)化方案。新的參數(shù)化方案使模擬結(jié)果更貼近真實(shí)值。在風(fēng)場(chǎng)模擬和風(fēng)能資源評(píng)估方面,利用擬合對(duì)數(shù)風(fēng)廓線法和Davenport土地類型系統(tǒng)劃分法,結(jié)合風(fēng)能資源利用的特點(diǎn),估算了內(nèi)蒙東部草原地表粗糙度(李軍等,2011)。分析結(jié)果表明:該地區(qū)地表粗糙度長(zhǎng)度有明顯月份和季節(jié)變化,夏秋植被茂盛期和冬春植被枯萎期粗糙度長(zhǎng)度分別為0.138m和0.088m;細(xì)微的地形起伏也會(huì)對(duì)粗糙度的評(píng)估造成影響;兩類方法估算的粗糙度長(zhǎng)度大致相當(dāng),且估算的風(fēng)能密度只相差2%左右。5uat-2超聲檢測(cè)系統(tǒng)LAPC第二代超聲風(fēng)速溫度儀(UAT-2)是在第一代的基礎(chǔ)上研發(fā)的新一代大氣湍流觀測(cè)系統(tǒng)。近年來(lái),LAPC在利用多臺(tái)UAT-2構(gòu)建湍流觀測(cè)系統(tǒng)方面取得了重要的進(jìn)展。該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)、同步完成對(duì)多點(diǎn)三維風(fēng)速和溫度的脈動(dòng)測(cè)量。系統(tǒng)擁有以下特點(diǎn):(1)采樣頻率可達(dá)100Hz。采樣頻率是超聲風(fēng)速溫度儀的主要技術(shù)指標(biāo)之一。UAT-2觀測(cè)系統(tǒng)最高采樣頻率提高至100Hz。采樣頻率的提高有兩點(diǎn)重要意義:儀器可以在單位時(shí)間內(nèi)獲取更多測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù),能更好地、真實(shí)反映大氣中三維風(fēng)速和溫度脈動(dòng)值;采樣頻率的提高,反映儀器整體設(shè)計(jì)水平和工藝,以及相關(guān)最新技術(shù)的應(yīng)用。(2)GPS信號(hào)的引用和實(shí)時(shí)同步組網(wǎng)觀測(cè)。隨著超聲風(fēng)速溫度儀應(yīng)用的深入與發(fā)展,需要多臺(tái)超聲實(shí)時(shí)、同步組網(wǎng)觀測(cè)。只有多臺(tái)超聲采用高精度同源時(shí)鐘,才可以保證此關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。為此,系統(tǒng)引進(jìn)了GPS秒信號(hào)作為網(wǎng)絡(luò)的共同時(shí)基。GPS秒信號(hào)的引進(jìn)有兩個(gè)重要意義:可以把超聲有線局域網(wǎng)實(shí)