用于同步测量雪密度与形态的雪粒子分析仪

雪粒子的详细表征对于理解积雪沉降行为以及为防雪崩、融雪引发洪水等多种应用建模地面积雪至关重要。在本研究中，我们提出了一种雪粒子分析仪，用于同步测量新鲜降雪的多种特性，包括其浓度、尺寸、形状、类型和密度。该分析仪由一个数字同轴全息模块（用于在 88 cm3 采样体积内对降落雪粒子成像）和一个高精度天平（以同步方式测量相同粒子的重量）组成。全息图像使用机器学习模型和后期处理进行实时处理，以确定雪粒子浓度、尺寸、形状和类型。此类信息用于获得估计体积，随后与雪粒子重量相关联以估算其密度。使用已知密度的单分散球形玻璃珠和不规则盐晶体对该分析仪的性能进行评估，结果显示密度测量误差小于 5%。此外，该分析仪在不同雪况和风况下的多次野外部署中进行了测试。该系统能够以单粒子分辨率和统计稳健性测量各种雪特性。该分析仪还在一次雪况和风况变化的降雪过程中部署运行了四小时，证明了其进行现场长时间实时监测时变雪特性的能力。