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一种用于机载总水汽测量的光纤耦合激光湿度计

DOI:10.5194/amt-7-215-2014 期刊:Atmospheric Measurement Techniques 出版年份:2014 更新时间:2025-09-23 15:19:57
摘要: 第二代科罗拉多大学闭路可调谐二极管激光湿度计(CLH-2)是一种用于机载原位测量云中总含水量(水汽相、液态水相和冰相水的总和)的仪器。这款紧凑型设备搭载于美国国家科学基金会/国家大气研究中心的湾流V型飞机翼下吊舱中运行。该仪器自主运作,采用光纤耦合光学系统,无需供应干燥压缩气体。工作时,采样空气通过前向次等动能进气口吸入——这种采样配置会使颗粒浓度高于环境本底值,从而增强仪器对凝结水粒子的探测灵敏度。进气口内的加热器将吸入的水粒子汽化,随后通过单程光学池内近红外光的吸收作用测量增强的水汽混合比。最终通过从总含水量中扣除环境水汽含量,并考虑颗粒进入采样进气口的惯性增强效应来确定凝结水含量。CLH-2在实验室中经过不同压力和水汽混合比条件下的校准,其凝结水反演的不确定度估计为14.3%至16.1%(1σ)。与第一代科罗拉多大学闭路可调谐二极管激光湿度计(CLH)进行的纯蒸汽相实验室比对显示,两者测量结果均在各自2σ不确定度范围内一致。
作者: S. W. Dorsi,L. E. Kalnajs,D. W. Toohey,L. M. Avallone
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研究概述 实验方案 设备清单

本研究探讨的问题或现象是:利用一种无需干燥压缩气体、结构紧凑且可自主运行的仪器,测量云中包含水汽相、液态水相和冰相在内的总含水量。

CLH-2是一款新型总水含量测量仪,专为机载原位测量云中总水含量而设计。该仪器采用紧凑型热稳定光学平台、光纤耦合光学系统及集成式加热进气口。其设计特性与性能参数使其适用于多种环境,对云中液态水含量的测定不确定度(1-σ)约为14.3%至16.1%。

CLH-2仅适用于增强总水混合比达到或超过750微摩尔/摩尔的情况。该仪器对凝结水粒子的灵敏度受粒子尺寸影响,只有直径小于58微米的球形冰晶才能在入口处完全汽化。

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