提高探空施放高度的技巧

探空施放高度是高空气象探测业务质量考核的重要技术指标之一，施放高度的高低将直接影响着高空气象探测资料获取的完整性和全面性。因此，在实际业务工作中力争提高施放高度显得尤为重要。本就如何有效地提高探空施放高度，谈几点技巧。     

地基遥感联合反演大气边界层高度与ERA5再分析资料比对分析

利用北京国家综合气象探测试验基地超大城市观测试验建设的地基垂直遥感设备(激光气溶胶雷达、微波辐射计及风廓线雷达),使用2021年5—8月的观测资料,根据不同设备的探测优势以及边界层的日变化规律,利用激光气溶胶雷达、微波辐射计、风廓线雷达观测资料进行联合反演,得到全天候大气边界层高度。并将联合反演所得的边界层高度与探空资料计算及ERA5再分析资料提供的全天候大气边界层高度进行比较,发现:联合反演边界层高度与ERA5数据提供的大气边界层高度有较好的一致性;激光气溶胶雷达适用于白天对流边界层的观测,微波辐射计适用于夜间稳定边界层的观测,使用微波辐射计与风廓线雷达联合反演大气边界层高度可以改善弱降雨时单设备的反演结果;联合反演的大气边界层高度结果与单设备反演大气边界层高度均符合大气边界层的日变化规律;得到的联合反演边界层高度与探空数据计算得到的大气边界层高度差值的标准偏差为62 m,相较于ERA5数据提供的一定范围内大气边界层高度均值,联合反演边界层高度能更精准地反映更小范围内的大气边界层高度。     

如何提高探空气球的飞升高度

1引言 大气中各高度上气压、温度、湿度随时间和空间分布的资料，对于研究大气中的各种物理过程，以及天气分析和预报等气象服务工作是十分重要的。目前，国内高空探测主要采用由探空气球携带无线电探空仪升空进行压、温、湿的测量。在探空观测中，气球飞升的高度越高，越能取得更大高度范围内的探空资料。所以，如何提高气球的上升高度，获得更完整的气象资料，进一步提高我省的探空业务质量，是每个探空业务人员必须面对和致力研究解决的问题。笔者试图通过对影响气球上升高度因素的分析以及实际工作经验的阐述，供广大探空业务人员参考借鉴，希望能够有所启迪和帮助。     

冬奥赛场卫星和地基微波辐射计气温廓线观测对比和验证

利用探空站数据对北京和张家口冬奥赛场周边地区的地基微波辐射计和FY 4A大气垂直探测仪资料进行验证分析。选取2020年全年FY 4A大气垂直探测仪资料以及2020年12月至2021年3月期间对冬奥赛事有重要影响的寒潮前后、雾霾和沙尘暴这3种不同天气现象下探测得到的气温廓线数据进行个例分析。结果表明：在晴空条件下，地基微波辐射计和FY 4A大气垂直探测仪探测大气垂直气温的精度较高，平均相关系数达到0.97，低层大气（500 hPa以下）较高层大气探测结果的一致性较好；大气污染对探测精度产生一定影响，其中PM2.5产生的影响较小，PM10的提高对FY 4A大气垂直探测仪的探测产生较大影响，尤其是发生沙尘暴时，星载探测仪无法对低层大气进行探测。经过对比和验证，卫星探测作为补充探测手段，可以与地基微波辐射计互相补充，尤其是在空间覆盖和时间分辨率上具备一定优势，但在有云和沙尘暴的天气条件下无法对低层大气开展探测；地基微波辐射计可以对一个地点的大气垂直参数开展不间断的探测，与探空站数据的一致性较高。卫星探测和地基微波辐射计均可以为冬奥赛事提供高时间分辨率的探测数据，为数值天气预报提供有力的数据支撑。     

路由器访问列表与网络安全

高空气象是实验、研究自由大气中所发生的各种物理现象和过程的一门科学,是探测近地面到30km甚至更高的自由大气的风、气压、温度、湿度随高度的分布规律,它所测得的资料和情报与国防和国民经济建设有密切关系,是做好天气预报和进行气候分析的重要依据。为了获取充足的高空气象探测资料,在进行探测时要求月平均高度应达到或超过中国气象局高空气象探测质量考核的指标(探空≥25km、测风≥23km、单测风≥18km),且每一规定时次的探测高度必须达到或超过500hPa(单测风≥5.5km),否则要重放球。探测高度的计算必须准确,从而进一步确保探测资料和…     

如何提高探空气球的施放高度

该文总结了施放探空气球过程中对气球施放高度造成影响的多个主要因素,并采取相应的措施,提高气球施放高度,以便获取更多更全的高空大气探测资料。     

地基GPS遥测大气水汽含量技术简介

水汽是一种重要的大气成分,是各种大气现象的总根源,在各种时空尺度的大气过程中扮演着重要角色。水汽在地球水循环中发挥着关键的作用,尤其与雷暴等局地天气的发生和发展有密切的关系。水汽观测对于天气、气候研究和天气预报业务都至关重要。目前在气象学中探测大气水汽含量的方法主要有两种:(1)无线电探空技术。即通过施放探空气球,收集有关温度、气压、湿度等气象因子来计算水汽含量。常规水汽监测是通过相距上百千米的气象站每天放两次探空气球进行探测。这一资料的主要局限性是取决于风场;测站密度过稀、相邻两次探测之间间隔时间过长,…     

多普勒雷达风廓线资料可用性评估

利用阳江大气探测基地拥有多普勒雷达、L波段探空雷达和地面观测站于一体的条件,将多普勒雷达高密度的VAD风廓线资料与L波段雷达资料进行对比,分析其相关性,得出多普勒VAD风廓线资料在探测资料齐全时,与L波段雷达资料变化趋势一致;一般情况,多普勒风廓线探测值比同一层的探空风偏小;多普勒风廓线RMS误差资料代表多普勒风廓线资料与探空资料的一种差异趋势。     

黑河实验中系留探空系统探测精度的分析

在ＨＥＩＦＥ实验ＩＯＰ－２和ＩＯＰ－３期间，在戈壁、绿洲和沙漠观测站上同时用系留探空系统进行了大气边界层结构探测。本文详细地分析了系留探空系统的探测精度与资料处理方法，指出系留探空系统探测方法造成的误差往往大于仪器本身的测量误差，采用正确的操作方法和资料处理方法可以得到可靠的结果。黑河实验中３个站上使用的仪器有良好的一致性。     

探空高度与多种影响因子之间的关系

<正>1引言常规高空气象观测是由探空气球携带探空仪,以自由升空方式对大气气象要素和运动状态等的变化进行观测,因此探空气球施放高度越高,探测到的资料越多,为气象预报和气候分析提供的依据越多。近年来,齐齐哈尔站使用的探空气球都是由广州与株洲两厂生产的。2气候条件齐齐哈尔市属温带大陆性季风气候,四季特点     

风廓线雷达反演大气比湿廓线的初步试验

基于湍流散射理论,运用边界层风廓线雷达 (WPR) 联合RASS (Radio Acoustic Sounding System), GPS/PWV (Global Position System/Precipitable Water Vapor) 进行全遥感系统的大气比湿廓线反演试验,并对影响因子进行分析。利用2011年8—9月云南大理综合探测试验数据的反演结果与探空数据进行比较分析,结果表明:WPR联合探空的温度廓线和起始边界比湿 (q₀) 反演大气比湿廓线,与探空大气比湿廓线相比具有相同的变化趋势,标准差为0.84 g·kg-1,误差随高度增加呈递增趋势;WPR联合RASS, GPS/PWV数据反演大气比湿廓线,与探空大气比湿廓线的标准差为0.85 g·kg-1。参加反演的数据中,折射指数结构常数C_n2与谱宽σ_turb2对反演影响最大,反演算法中大气折射指数梯度M符号的判断对反演精度也有较大影响。     

新一代高空气象探测中重放球的原因

介绍了新一代高空气象探测重放球的定义,分析造成探空重放球的原因,提出为减少或避免重放球应采取的措施,为各高空气象台站提高探测资料的代表性、准确性、比较性提供参考。     

COSMIC掩星资料反演青藏高原大气廓线与探空观测的对比分析

利用青藏高原地区COSMIC掩星资料反演的大气湿廓线Wet Prf数据和8个站点的探空数据,分析了COSMIC反演大气廓线和可降水量与探空观测的偏差,并考查了偏差随高度的变化特征。结果显示:(1)COSMIC反演的温度、压强和水汽压廓线与探空观测具有很好的正相关;与探空观测相比,COSMIC的温度、压强和水汽压的偏差为-0.2℃、1.7 h Pa和0 h Pa,均方差为1.8℃、1.6 h Pa和0.4 h Pa;COSMIC反演大气廓线与探空观测的偏差基本上在大气低层较大,然后随高度增加而减小。(2)COSMIC反演的可降水量与探空观测正相关较好;COSMIC反演的可降水量低于探空观测,两者的偏差为-5.0 mm,均方差为5.7 mm;两者的负偏差在大气低层最明显。(3)探空观测在近地层的不稳定性和COSMIC反演方法中背景模式在青藏高原地区描述大气状态的能力有限,是造成COSMIC反演大气廓线和探空观测的偏差在近地层较大的主要原因;COSMIC观测的折射率偏小导致其反演的可降水量偏低。     

基于高空气球平台的下投探空:系统研发和青藏高原实验

为提高复杂地理环境和极端天气条件下的大气廓线探测能力,本文自主研发了基于平流层高空气球平台的下投探空系统,并在青藏高原开展探测评估实验.该系统主要由下投探空舱,携带降落伞的下投探空仪,下投施放装置,数据接收通讯天线和GPS模块等组成.下投探空仪测量数据通过卫星通信链路和无线电信号实时发送至数据接收机存储处理.2020年青藏高原实验中8枚下投探空仪全部成功施放,提供了合理有效的大气廓线探测数据.后续会进一步提高下投探空仪传感器性能,全面评估其探测准确性和精度.     

晴空回波的大气风温湿结构及双偏振雷达参量分析

晴空回波有助于认识大气的风温湿结构,双偏振多普勒天气雷达为探测晴空大气提供了丰富信息。本文以2015年夏季南京信息工程大学C波段双偏振雷达探测的晴空回波为例,结合探空资料分析大气风温湿结构及晴空回波的影响因素,分析了晴空大气的反射率因子Z、径向速度Vr以及差分反射率因子ZDR回波特征。研究表明:大气温、压、湿梯度造成折射指数分布不均以及背景风场引起的湍流增强,均可造成晴空回波,其回波机理为湍流散射;差分反射率因子受到多普勒效应的影响;在风场及大气湍团干湿特性不同的情况下,晴空回波的差分反射率因子呈现不同的特征。研究结果有益于深入认识大气风温湿结构特征对雷达电磁波的散射的影响以及雷达资料质量控制。     

L波段气象探测网运行监控系统设计

L波段气象探测网监控系统用来监视包括L波段探空设备与探空数据在内的全国高空气象探测网总体运行情况。基于L波段探空系统提供的监控信息与探空资料,结合业务运行经验与用户需求建立L波段高空气象探测网监控系统。运行结果表明:利用L波段高空监视系统,结合探空资料质量检查,能够及时发现探空系统存在的问题;高空监视系统有助于全面掌握全国探测网系统设备的运行状况,保障高空探测网稳定运行,提高气象探空数据质量,业务效果显著。但是在探空质量评估中也发现位势高度、温度以及风向与风速变化阈值存在控制过严的现象,需要加以改进,以避免虚警次数过多。     

利用地基微波辐射计资料反演0-10km大气温湿廓线试验研究

实测与模拟的微波辐射计亮温存在偏差,导致基于BP神经网络模型的大气温湿廓线反演精度的降低。研究了一种基于资料订正后的BP神经网络反演大气温湿廓线的方法。首先,基于2014年6月南京江宁探空资料,利用MonoRTM模式,模拟中心频率在22.2GHz~58.8GHz范围内22通道亮温;对比模拟和实测南京站微波辐射计资料,建立实测微波辐射计资料订正模型。然后,以南京地区2011-2013年探空资料为输入,模拟22通道亮温数据,并基于模拟的22通道亮温数据和当地探空资料,利用BP神经网络算法,建立大气温度、水汽密度、相对湿度廓线反演模型。最后,利用构建的订正模型,对2014年7月试验获取的微波辐射计资料进行订正,并将订正后的微波辐射计资料输入BP神经网络反演模型,反演0-10km高度58层的大气温度、水汽密度和相对湿度,对比实际探空资料以及微波辐射计二级产品,评估分析反演效果。实验结果表明：所建的反演模型提高了大气温湿廓线反演精度,大气温度、水汽密度和相对湿度均方根误差范围分别为1.0~2.0K、0.20 ~1.93g/m3和2.5%~18.6%。     

北京城区大气边界层高度的反演研究

采用北京市国家大气探测试验基地2017年5月1日至2019年8月31日的微波辐射计观测结果,通过位温气块法反演了该地区的大气边界层高度,统计其日变化和月际变化特征,并与相应的探空反演结果进行对比.结果表明:日间大气边界层高度的变化特征与日照时长对应关系很好.除热力作用外,边界层高度受地面风速的影响较大,近地面的较强大风...     

高海拔地区高空探测气球施放高度影响因素及解决办法——以格尔木气象台为例

通过对2015—2017年格尔木高空站探测施放高度的统计分析,总结影响探空高度的因素有气球质量、天气变化、氢气的充灌、气球的存放等,提出了存放气球要远离火源水源且存放时间不宜过长、充气时气流量要保持均匀、阴雨天要比晴天多充10%～20%的氢气、尽量使用纯度较高的氢气等相应的措施,有效提高高空探测施放高度和质量,获取更多更准确的探空资料,为提高天气预报准确率提供第一手观测资料。     

利用FY-3C气象卫星GNSS掩星估计全球重力波变化与分析

大气重力波是地球大气层中广泛存在的重要大气动力学扰动,研究其分布和变化规律对理解大气物理、大气结构以及大气动力学等具有重要意义.传统大气重力波探测手段,如雷达和探空气球等,均存在探测时间短、有效探测高度低等缺点,全球卫星导航系统（GNSS）掩星观测具有全天候、低成本、高精度等优点,被广泛应用于地球大气探测和研究,为研究区域或全球重力波变化和活动特征提供了新的观测手段.本文利用中国第一颗搭载GNSS掩星设备气象卫星——风云3C （FY-3C）获得的掩星数据,反演得到2014年8月—2016年12月大气温度轮廓线,并首次估计重力波参数分布,分析了重力波参数的时空变化分布特征.结果表明,海陆季节性对流导致冬夏两季的重力波势能强于春秋两季,赤道对流作用导致赤道区域重力波强于两极,夏季南半球中低纬度地区重力波活动频繁,冬季北半球中低纬度区域重力波活动频繁.重力波随着高度的上升,势能逐渐下降.另外,地形是低层大气重力波的主要来源.