L波段探空系统高空风平滑计算方法探讨

在分析现行业务L波段探空系统测风原理的基础上,提出改进高空测风数据的平滑计算方法.首先比较了业务分钟风与滑动平均风两种高空测风数据的平滑计算办法,并与GPS RS92测风数据进行了对比分析和批统计处理,特别是对业务L波段雷达在1～21、22～42和43分钟及以后采取不同的时间隔计算风的规定给出了分时段以及低仰角、远距离和小风速的统计分析.结果显示,滑动平均法在选取合适的滑动平均窗口的条件下,其计算的高空风与GPS RS92测风结果一致性更好且动态误差小.建议未来改进业务L波段探空系统的高空风平滑计算方法时,采用窗口为1分钟的滑动平均方式或者前20分钟采用30秒,以后采用1分钟的分段滑动平均方法.     

国产GPS探空系统探测能力分析

实验室测试和外场比对试验表明,我国研制的GPS探空系统采用卫星导航测风体制进行测风,GPS高度反算气压取代气压传感器,较之雷达探空体制要更为准确和精确。其在电气性能和稳定性、可靠性方面满足CIMO的探空要求。实验室测试表明,在采用新型温、湿、压传感器和测试条件情况下,准确性误差分别在±0.1℃、±2%、±1hPa之内,满足WMO对常规高空探测要求。与RS92型探空系统相比,国产GPS探空仪的动态测量性能除相对湿度准确性方面由于技术和工艺水平仍有一定差距外,其余要素已接近RS92的水平,尤其与GPS定位相关的气压、位势高度、风向和风速,其一致性标准差已与RS92相当,达到了较高的水平。与我国现有高空探测业务使用的L波段探空系统相比,测量准确性方面已优于L波段探空系统。     

可业务化运行的L波段探空系统高空风改进算法

为进一步挖掘L波段高空气象探测业务系统原始资料潜力、优化改进现行测风业务算法,本文基于新疆博湖东岸L波段系统机动站累积的两年探空原始资料,提出了可业务化运行的高空风改进算法。该算法首先对雷达原始秒点坐标进行严格的质量控制,采用低通滤波、加权最小二乘法、线性补缺等方法去除探空仪摆动、雷达测量误差等对秒点坐标造成的扰动;然后采用逐秒点坐标滑动计算矢量平均风,通过与同球施放的GPS探空做比对分析得出,在全程使用50-60s计算时间窗口或前50分钟使用30-40s时间窗口、50分钟以后使用50-60s时间窗口条件下,雷达矢量平均风廓线与GPS矢量平均风廓线吻合较好;规定高度层风和固定垂直分辨率高度层风采用查找表方法确定,其结果不仅能在风场结构上与现行业务算法一致,同时能呈现出明显的风层脉动信息。     

可业务化应用的L波段探空系统高空风改进算法

为进一步挖掘L波段高空气象探测业务系统原始资料潜力、优化改进现行测风业务算法,本文基于新疆博斯腾湖东岸L波段系统机动站累积的2 a探空原始资料,提出了可业务化运行的高空风改进算法。该算法首先对雷达原始秒点坐标进行严格的质量控制,采用低通滤波、加权最小二乘法、线性补缺等方法去除探空仪摆动、雷达测量误差等对秒点坐标造成的扰动;然后采用逐秒点坐标滑动计算矢量平均风,通过与同球施放的GPS探空做比对分析得出,在全程使用50~60 s计算时间窗口或前50 min使用30~40 s时间窗口、50 min以后使用50~60 s时间窗口条件下,雷达矢量平均风廓线与GPS矢量平均风廓线吻合较好;规定高度层风和固定垂直分辨率高度层风采用查找表方法确定,其结果不仅能在风场结构上与现行业务算法一致,同时能呈现出明显的风层中小尺度扰动信息。     

L波段高空气象探测系统测风算法改进探讨

对我国高空气象观测业务中的平均风计算方法及其存在的问题进行了分析和探讨,提出了完全采用矢量平均风算法来求取高空规定层风的业务流程改进方案;用锡林浩特站和阳江站同球施放的RS92GPS探空仪与L波段雷达-GTS1探空仪的对比观测数据集,对20~200s时间窗口下的各种矢量平均风计算方案及其规定风层计算结果进行了分析比对,提出未来改进的L波段高空气象观测系统可以测试使用时间窗口为30~45s的矢量平均风、使得计算风层达到每150~350m高程一个,以便进一步提高与GPS测风结果的一致性、更好地满足预报服务部门对高空风垂直分辨率的应用需求。     

高精度高空风预报技术探讨

针对航天气象保障中高分辨率高空风的预报需求，利用欧洲数值预报、GRAPESGFS、导航探空数据，通过WRF模式直接输出、高空风模式产品融合、动力统计订正等方法实现了20 km以下逐250 m的高空风短期预报，并选择2019年11月—2020年3月进行试验，结果表明：U风预报好于V风；5～14 km高空风预报效果好于其它层次；在模式产品融合基础上进行的动力统计订正，预报效果最好，对于同层U、V风，4 m/s偏差内预报准确率为77.4%,6 m/s偏差内预报准确率为93.2%。     

球载式下投国产北斗探空仪测风性能评估

基于球载式下投北斗探空仪测风观测试验,建立了针对下投式的测风试验评估方法.试验结果表明上升段北斗测风的准确度接近RS92探空仪的探测准确度要求,两者一致性较好;下降段RS92测风误差基本上与上升段的属于同一量级水平,下降初期测风数据在使用时需要做预处理或者有效控制;下降段BD探空仪测风误差与下降段RS92的基本相当,除了球炸初期外,基本上接近WMO的测量要求,此外初期的急速下降对导航定位测风提出了更高的技术要求.整体而言,球载式下投探空观测在时间上可以实现对原有的1次探空进行加密,在空间上可以增加1个区域的探测,并为对现有探空站网分布进行合理优化提供依据,具有良好的应用前景.     

L波段高空探测系统的时差及其测量不确定度

通过分析L波段高空探测系统的时序设计原理,进行GTS1型探空仪与RS92型探空仪的同球比对施放试验验证,确定了由L波段高空探测系统的时序设计造成的测量元件感应气象要素至地面设备计算机软件赋时之间的时间差,会造成测量结果的随机波动。L波段探空系统总体时差对气压测量影响较大,对温度的影响较小,对湿度的影响较为复杂;由此造成的气压不确定性,将影响探空应用文件的准确性。相对于测量元件的感应时间总是延迟的,其总体散布中心为测量元件感应气象要素后1.2s,时差散布的扩展不确定度为0.98s,气压误差最大可达0.86hPa。北斗-GPS双模式导航测风探空仪的设计中采用了消除时差的方法,大大减小了测量结果的随机误差,并且在2013年12月中国气象局阳江试验中效果良好,为该问题提出了改进方法。     

L波段雷达系统不同测风方法计算结果分析

根据广东阳江探空站L波段雷达系统观测的测风资料分析,测风记录用综合探测雷达测风方法与无斜距（或高度替代）测风方法计算的测风量得风层的结果,少数情况下会出现与理论值不相符的现象,两种测风方法计算的结果,有时会超出高空气象观测仪器总体测量准确度要求允许的误差范围。在雷达的仰角小于30°时,量得风层的风速小于3 m/s时,两种测风方法计算量得风层的风速基本相同（误差在允许范围内）,但风向有的相差较大,超出测量准确度要求允许的误差范围。当雷达仰角小于15°,量得风层的风速大于30 m/s时,两种测风方法计算量得风层的风向比较接近,但量得风层的风速有的却相差较大,超出测量准确度要求允许的误差范围。     

临河2016年夏季探空资料高度异常分析

临河高空站是内蒙古10个非GCOS探空站中唯一使用南京大桥机器有限公司探空仪的台站,针对2016年6—8月探空高度异常情况,进行数据分析,并参照气象气球行业标准中的最大气球爆破直径,计算气球升空高度,得出,临河站存在探空高度普遍偏高的情况,2016年6—8月>36km的探空高度占比为47.2%,全月>38km的探空高度占比为23.4%;探空终止瞬间气压高度和计算所得雷达观测高度相比较,在30km以上,存在平均>3502m的高度差,也存在差值异常偏大的情况。     

山东决策气象服务的Web服务系统

山东决策气象服务中的Web服务系统，采用多种网络技术将气象综合信息及决策建议，以快捷、通谷易懂的方式向领导部门提供决策服务。本文主要介绍其工作环境、主页的设计风格、框架结构、主要特点及功能等。     

短临预报评定业务系统的构建与功能

根据巴彦淖尔市气象预报业务需求,利用全市9个自动观测站和36个区域自动观测站共计45个站点做为降水预报站点,对全市实行定量、定点短时(临近)预报的同时进行短时(临近)降水预报误差的评定。这在内蒙古地区尚属首创,填补了现代短时、临近预报业务的的空白。本系统重点介绍系统建设目标、内容及功能。     

GIS技术在决策气象服务系统建设中的应用

该文介绍了基于组件式GIS技术的决策气象服务系统建设的总体框架, 并阐述了系统的建设内容, 主要包括电子地图建设、气象制图输出、实时与历史资料检索、灾情分析、台风预警与损失评估以及参数化制图等功能; 同时对GIS应用于决策气象服务系统的若干关键技术问题进行了深入讨论与分析, 如数据共享与转换、气象要素插值算法、空间信息检索方法、基于插件技术的模型评估方法、三维可视化技术; 最后给出了相关结论, 并指出该系统将为全国综合性决策服务系统提供一个良好的建设思路。     

气象中级职称在线考试系统设计

针对气象中级职称评定的特点,设计开发了基于B/S服务模式的网络在线考试系统,并从系统设计、体系结构、数据库规划设计、主要功能设计等方面,对气象中级职称在线考试系统进行了详尽地阐述。     

干旱气候观测系统

建立一体化观测系统是中国气象事业发展战略确定的重要目标之一。本文站在西北区域气象事业发展的高度上,在充分分析西北地区天气气候和环境特征以及气候观测系统现状的前提下,对干旱气候观测系统(ACOS)进行了初步设计。系统由地基观测、空基探测、天基监测和信息传输与共享系统4部分构成,其中地基观测站网分为气象站(代表站)、生态气候试验站(重点站)和陆面过程综合试验基地(关键站)3个层次。干旱气候观测系统(ACOS)的建成将实现对西北地区内大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈和生物圈等5大圈层以及各圈层之间相互作用三维综合的观测。     

电视天气预报制作系统

电视气象服务是气象服务的重要窗口之一。电视天气预报制作系统将计算机技术，电视技术和气象预报产品有机地结合起来融为一体，该文介绍了国家气象中心电视天气预报制作系统的系统设计思想，系统结构、系统分析，计算机动画技术和音／视频技术，节目内容及取得的效益，同时提出了我国气象部门国家，省，地三级电视气象服务系统的发展方向。     

测量温度的无线-电声探测系统

无线-电声探测系统配合风廓线雷达可探测大气温度。探测高度为100～1500m，精度为0．5K。该系统采用8031单片机进行控制，根据控制命令可发出不同时间间隔、不同时间长度、不同频率的标准正弦波信号。该装置结构紧凑、稳定可靠，可直接安装在PC机内的扩展槽上。它主要由单片机控制电路、四路D／A转换电路及四路正弦波发生器电路组成。可随时接收来自PC机总线上的各种控制命令。发出各种正弦波信号，通过外接功率放大器及换能器将电声信号发射出去。     

多功能高精度GPS探空仪系统

该项目目标是研制具有国际先进水平的无线电数字探空仪系统，为天气气候分析预报提供更加准确的高空观测资料。多功能高精度GPS探空仪系统由GPS信号接收处理模块、电子探空仪、地面跟踪接收设备和系统资料接收处理软件4部分组成。为实现研制目标，开发研制工作细化为以下内容。     

短时天气预报系统

应用VB6.0的开发环境，完成了短时全能量预报方法由DOS平台向Windows平台的转换；研制开发了螺旋度、对称不稳定、锋生函数、温湿能等新的预报方法。     

气象信息共享系统

该课题是“九五”国家科技攻关项目“中国可持续发展信息共享示范”的一部分,经过3年的研究和开发,于2002年1月通过项目验收。本课题在中国气象局主管部门的大力支持下,顺利完成了预定的研究计划、建设并开通了气象资料共享网站（分中心网站）。该网站提供基于Internet网络的元数据和数据查询导航服务、气象相关知识和数据共享政策宣传普及等。