探空湿度测量中太阳辐射误差的流体动力学修正研究

简介：
本研究探讨了太阳辐射对探空湿度测量的影响，并提出了一种基于流体动力学原理的修正方法，以提高高空湿度数据的准确性。 针对太阳辐射加热导致的相对湿度测量误差显著的问题，提出了一种新颖的误差修正方法——基于流体动力学的数值分析法。在该方法中，通过考虑探空湿度传感器外部热环境情况，并施加对流-太阳辐射耦合热边界条件，在不同气压和温度条件下建立了地面到32公里高空范围内探空湿度传感器的温度误差分析模型。 结合Goff-Gratch饱和水汽压逼近公式，进一步提出了相应的相对湿度误差流体动力学数值分析模型。研究还重点探讨了太阳辐射方向、传感器尺寸、反射率以及衬底材料热导率等物理参数对相对湿度测量精度的影响。 通过数值仿真结果表明：随着海拔的升高，与太阳辐射加热引起的相对湿度误差之间存在非线性的单调递增关系；同时发现，当太阳辐射的方向垂直于传感器正面时误差最大，顶部次之，侧面最小。此外，在低气压高空条件下即便减小探空湿度传感器尺寸、降低衬底材料热导率或提高反射率均能一定程度上减少太阳辐射加热引起的相对湿度测量误差，但仍然需要进一步修正以确保准确性。 对比实验结果表明基于流体动力学模拟仿真的方法能够有效分析和解决由太阳辐射引发的相对湿度测量中的误差问题。