《表3 2017年北京地区不同天气现象下DPVS、PWD22、LT31相对标准差》

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《基于数字摄像能见度仪的北京地区降雨和雾霾天气能见度对比分析》

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注:DPVS RSD、PWD22 RSD、LT31 RSD分别为DPVS、散射仪和透射仪的相对标准差；DPVS RSD*、PWD22 RSD*分别是以透射仪为标准时DPVS、散射仪的相对标准差。

如图1a至图1c，2017年3月24日北京地区在小雨天气时，能见度从12000 m降至3000 m左右时，也是降雨由小变大的过程，开始降雨之前空气相对干净，散射仪颗粒物散射系数基本等于消光系数，散射仪观测结果接近DPVS，随着降雨的增大，空气中的降雨粒子和液态颗粒逐渐增多，能见度也迅速降低。当能见度小于3000 m时，降雨趋于稳定，大气中存在影响能见度的细颗粒物，其吸收系数会影响到消光系数，但散射仪是不计颗粒物吸收系数的，所以导致消光系数降低，能见度偏大。DPVS与透射仪探测的是全消光系数，因此观测值较为接近，且略低于散射仪观测值。DPVS观测值开始接近散射仪，随后逐渐接近透射仪，数据变化较大，这是DPVS在小雨天气观测数据离散程度高于其他对比观测设备的原因，具体数值详见表3。如图1d，2017年8月27日北京地区在中雨天气06—14时，雨强变化较为频繁，降雨粒子不够均匀，会因水汽吸收等复杂条件产生较大误差，导致透射仪观测不够稳定，数据离散程度较大。从图1g可以看出，2017年8月23日北京地区当天是大雨天气，降雨时段主要集中在10时之前，10时之后降雨停止。大雨过后的空气非常干净，能见度观测值迅速回升。图中显示10—18时，DPVS和透射仪观测值基本保持在15000 m，透射仪观测数据偶有离散，散射仪离散程度较大。由图1h和图1i可以看出，2017年8月23日18时后，随着夜间温度下降，地面空气湿度增大，颗粒物浓度和相对湿度增高，透射仪和散射仪观测值略微下降，观测值在12000 m和15000 m之间变化，而DPVS观测值始终保持在15000 m，这是因为DPVS缺少远目标参照物所致，由于观测场临近的环路地势较高，遮挡了DPVS选取更多的远目标参照物，所以在高能见度观测时存在误差，这是DPVS观测出现偏差的原因。再如图1g至图1k，2017年8月23日和8月2日北京地区在大雨天气和暴雨天气，大气中影响能见度的颗粒物浓度明显降低并趋于稳定，能见度的消光系数主要由采样区雨滴散射和水汽吸收决定，由于降雨过程中的降雨粒子不是均匀变化的，散射仪和透射仪离散程度相对明显，基于数字摄像原理的DPVS离散程度相对较小，具体数值详见表3。