Lyman-α湿度仪在湿度脉动测量中的应用研究

　　一 引言

　　在过去的20一30年间，近地面层湍流结构研究有了很大进步，许多与水汽有关的湍流输送方面的工作在AMTEX、BOM[EX以及其它一些陆面 过程的项目中进行了研究。这些研究工作包括利用各种方法进行湿度垂直通量和蒸发量的估计等。然而，与风速、温度相比，湿度脉动测量十分困难，水汽通量和湍 流结构的直接测量却很少成功。用于微气象学研究的湿度脉动测量还没有完全达到并且成熟到与风速和温度脉动测量一样的空间分辩率和时间响应的水平。

       近年来， 小体积的干湿度感应探头、半导体湿敏元件、红外湿度仪、紫外湿度仪等湿度探测仪器不断被研制开发。干湿球方法在大气边界层实验中通常用于冰点以上湿度的测 量，其存在的主要问题之一是:湿球纱布的影响导致两个感应探头的频响差异可达一个数量级[l]。Sm曰man等(1987)[2]给出铂丝用于干湿球测湿 的干球温度频响的截至频率在1比附近，而湿球温度则在0.05Hz附近。红外湿度仪因其响应时间短(约为0.1一15)，能够应用于湿度脉动的测量，但也 存在不足:一是红外线包括阳光和地球辐射在内的背景影响;二是目前的红外湿度仪的感应探头体积较大(可达十几厘米)，不易外场架设，对被测环境的干扰较 大。紫外湿度仪使用几乎没有自然背景影响的紫外线作为测湿手段，光学路径仅为0.5一2.2rm，感应探头也很轻便，易在外场实验中使用。目前使用的紫外 湿度仪是利用在样品路径上氢对L界斑in一a射线(121.56~)的吸收来测定大气湿度的，此也称之为L帅an一Q湿度仪。基于L”man一a射线的波 长，制造发射器和接收器窗口的材料选用氟化镁，它可几乎不衰减传送L犯翔川一Q射线并且不易被水汽所吸收。湿度仪是依赖平均湿度测量值进行标定的。

       由于L 丫比Ian一Q湿度窗口的干净程度将影响L，rnan一a射线的吸收以及氟化镁窗口对L帅an一a的传送特性和访湘n一Q源强会随其工作时间发生变化，因 此在实际观测时，一方面要经常对湿度仪窗口去污，保持其清洁;另一方面，最好有同步湿度绝对测量(如:露点湿度仪)作为切-~一。湿度仪的监测手段。 Yasuda等(1986)[s]对美国ERC公司生产的BL型Lyr栩m-。湿度仪进行了标定和检定，并在研究了其特性随工作时间的变化关系后认为: (1)大气水汽含量与湿度仪输出电压值的检定曲线随工作时间的增加而发生变化，当湿度仪工作lh、水汽密度为109/I213时，仪器输出电压由 0.oonv变为0.oolov;(2)湿度仪的响应频率小于1kF.;(3)不受温度的影响。Richard等(1991)[4]利用同步进行观测的露 点仪资料对航测使用的Lyman一。湿度仪作了标定，也发现LyrT扭n一。湿度仪的输出随时间发生漂移。