气象科学

作者：杨杰，葛祥建，张道远，刘清惓，丁仁惠，沈瑱，戴伟

单位：南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044,,南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044,,南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044,,南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044,,江苏省气象探测中心, 南京 210041,,江苏省气象探测中心, 南京 210041,,东南大学MEMS教育部重点实验室, 南京 210096,

关键词：地表气温;辐射误差;气温观测仪器;计算流体动力学;极限学习机

基金：国家自然科学基金资助项目（42275143；41905030）；江苏省产学研合作项目（BY2022544）；江苏省高校大学生创新创业训练计划项目（202210300011Z）；江苏省气象局青年基金项目（KQ202107）

大气科学研究对地表气温观测精度有高达0.1℃甚至0.05℃的需求。然而，现有的地表气温观测仪器受到太阳直接辐射、下垫面反射辐射、长波辐射和散射辐射等影响，辐射误差可达1℃。本文设计了一种基于导流装置的地表气温观测仪器。首先，利用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法量化该仪器在各种环境条件下的辐射误差；然后，在此基础上，利用极限学习机（Extreme Learning Machine，ELM）方法拟合可针对多变量变化的辐射误差订正方程；最后，为验证该仪器的观测精度，进行了外场比对实验。在实验过程中，以076B型强制通风气温观测仪器的测量值作为温度基准。实验结果表明，该仪器的平均辐射误差和最大辐射误差分别为0.07℃和0.15℃。该仪器辐射误差的实验测量值与订正方程提供的辐射误差订正值之间的平均偏移量、均方根误差和相关系数分别为0.033℃、0.028℃和0.703。

来源：2023年第2期

《气象科学》期刊编辑部

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