阳江第八届国际探空系统比对试验综述

世界气象组织(WMO)第八届国际探空系统比对试验于2010年7月12日-8月1日在中国阳江成功举办.对国际比对试验的举办背景、规模、试验情况和意义进行了阐述,介绍了国际比对试验主办方WMO仪器与观测方法委员会( ClMO)的组织结构及所承担的任务;重点介绍了国际探空系统比对试验中各参试系统的技术特点及观测数据分析评估结...     

新型边界层气象探空系统的开发与应用

为了更加准确、方便的探测大气边界层结构,本文介绍了研制的一套新型边界层探空系统。为了验证该设备的综合性能,2015年9月8日将该仪器与Vaisala RS92探空系统进行同球比对试验,结果表明:订正后的温度、气压、相对湿度、风速、风向的平均测量偏差仅为0.35℃、0.20hPa、1.17%、0.16m/s、-1.27°,各参数的误差范围均满足业务规范。2016年8月28日至9月2日和12月24日至2017年1月2日又分别同L波段探空系统和XLS-II型系留气艇探空系统进行了对比试验,结果表明:该仪器的准确性和可靠性都能很好地满足科研和业务需求。此外,该系统能够很好地反映边界层结构的特征,且可作为风廓线雷达准确性的对比试验仪器。     

探空资料后续处理程序

介绍了自行开发的探空资料后续处理程序的设计思路和主要模块功能。程序实现了测报质量自动统计、探空原始资料上传和光学经纬仪与701雷达对比观测数据处理程序化等功能,使高空探测业务工作在规范化、自动化方面更进一步。     

探空资料后续处理程序

介绍了自行开发的探空资料后续处理程序的设计思路和主要模块功能。程序实现了测报质量自动统计、探空原始资料上传和光学经纬仪与701雷达对比观测数据处理程序化等功能，使高空探测业务工作在规范化、自动化方面更进一步。     

利用探空数据分析云垂直结构的方法及其应用研究

云的垂直结构特征,无论是对天气、气候还是人工影响天气都十分重要,但业务上直接有效的观测手段十分缺乏。本文通过对比分析,确定了相对湿度阈值法分析云垂直结构的方法;利用我国气象业务探空秒数据,计算分析了不同云垂直结构,将得到的分析结果同CloudSat云雷达实测云垂直结构进行多个例的对比分析,验证了相对湿度阈值判断云垂直结构方法的可行性,及利用我国业务探空资料分析云结构的可用性;为业务应用,开发了探空秒数据的实时读取和计算方法,设计制作了云垂直结构探空分析显示图,初步形成基于我国业务探空的云结构分析技术;并实时将这些技术应用到我国60周年国庆期间几次不同天气系统云结构的时间和空间演变特征分析中,得到有意义的结果。     

VAISALA探空技术及中国探空技术的发展

VAISALA公司推出的数字化探空仪RS92标志着VAISALA探空技术有了全新的发展,探空系统和探空仪完全实现数字化.RS92采用了数字技术,在提高测量精度、提高信息传输的抗干扰能力上都将获益.RS92的发射机占用带宽大约是RS80的十分之一.测风采用GPS扩频技术,大幅度提高测风数据获取率.温、压、湿传感器都有明显改进.中国探空技术要加强传感器和探空仪传感器测量手段的发展.     

L波段探空雷达天馈线分系统常见故障分析

1 引言 高空气象探测是现代气象综合观测体系的重要组成部分,对天气预报、气候变化研究以及气候资源开发至关重要。吉林省延吉探空站L波段高空探测雷达已经投入业务运行两年多,长春、临江站也即将采用L波段探空雷达。L波段高空探测雷达-GTS1型数字式探空仪是新一代探空系统。它具有自动化程度高、体积小、安装方便等特点,可以综合观测地面至30km高空风向、风速、温度、气压、湿度等气象要素,是中国气象局统一布网的新型探空雷达。本文结合延吉探空站L波段雷达出现的故障,阐述了故障原因和排除办法。     

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。     

云南省L波段探空系统运行监控平台的开发与应用

基于云南省L波段探空系统提供的监控信息与探空资料,通过云南省气象局宽带信息网络,建立了云南省L波段探空系统运行监控平台,该平台由FTP下载系统、数据录入系统和运行监控系统3部分组成。对平台的结构和主要技术方法进行了详细介绍,并着重对L波段探空系统的数据质量进行了研究,提出相应的数据质量控制方法。近一年的业务运行情况表明,该平台实现了对云南省高空探测系统的探空雷达和探空数据的监控,对于加强观测业务管理、保证观测资料质量、改进观测技术及提高观测资料应用效果发挥了积极的作用,但数据质量控制还需要在资料积累过程中对阈值范围和方法进行改进。     

青海省探空报文传输系统的设计

本文详细介绍了达日、托托河、茫崖等探空站探空报文传输系统的设计思路、实现方法等，为今后探空站探空报文的传输、维护等提供了依据。     

利用GPS定位资料分析L波段雷达测风性能

新研制的GPS探空仪是在我国高空站网上普遍使用的L波段雷达-数字探空仪系统中增加GPS定位模块,高空风数据不但可以通过GPS定位数据计算获得,同时还可以通过L波段雷达单测风方式进行计算,这样使其自身获得了多方面的动态比对试验。通过对23份对比施放记录分析发现:在一般情况下,经过同等的适当滑动平滑后,从L波段雷达和GPS定位两个独立系统得出的高空风廓线基本一致,说明L波段雷达的测风精度基本可以达到GPS测风水平。但在探空仪上升到高空小风速区且远离测站时,雷达测风精度明显较GPS测风精度低,需要对原始数据进行更大范围的平滑。对照分析表明:目前高空站的L波段雷达观测业务还有较大发展潜力。     

L波段与59-701探空系统相对湿度对比分析

通过统计全国探空系统早期换型时获取的59个高空站L波段雷达-GTS1型电子探空仪系统相对于59-701探空系统在1000 hPa到200 hPa之间各规定等压面相对湿度的差值,分析探空系统换型对于相对湿度一致性的影响。结果表明:GTS1型探空仪测得的相对湿度明显比59型探空仪低,且差值随高度增加而增大,近地层二者相对湿度差值低于5%,200 hPa高度二者差值达到20%以上;冬季两套探空系统相对湿度的差值明显大于夏季,且差值随高度分布情况不尽相同。分析表明:相对湿度差值的变化除了与探空仪施放过程中外界温度变化相关,还与湿度变化趋势和变化幅度密切相关,湿度传感器存在湿滞回线和滞后现象。分析还发现,太原无线电一厂与上海长望气象科技有限公司制造的59型探空仪的性能差异不明显,且GTS1型探空仪与59型探空仪的两种湿度传感器在白天受太阳辐射的残余影响差异也不明显。     

秒级探空数据随机误差评估

利用2007年6月和2008年6—7月国内GPS探空仪同步比对试验数据及2010年中国阳江国际探空系统比对试验数据,基于现有的探空仪随机误差的间接计算方法,深入分析不同的探空原始数据平滑处理程度对随机误差评估的影响。分析表明:现有的探空仪随机误差评估方法不能完全适用于秒级探空数据,特别是对风、平流层温度和对流层相对湿度这3个要素的随机误差的评估。在同步比对施放中,如果对探空原始数据的平滑处理程度一致,可以利用现有的随机误差评估方法,不会产生明显偏差;反之,如果平滑处理程度差异较大,则间接计算得出的随机误差会明显偏大。在比对施放方案中,为了更好地获取某种型号探空仪的随机误差,建议将多个同型号探空仪同球施放进行比对观测,避免作为参考仪器的其他型号探空仪自身的误差参与计算,影响待测探空仪随机误差的评估。同型号探空仪同球施放的探空仪越多,获取的有效统计数据越多,随机误差的分析越准确。     

Retrieval of Oceanic Total Precipitable Water Vapor and Cloud Liquid Water from Fengyun-3D Microwave Sounding Instruments

Fengyun-3 D(FY-3 D) satellite is the latest polar-orbiting meteorological satellite launched by China and carries 10 instruments onboard. Its microwave temperature sounder(MWTS) and microwave humidity sounder(MWHS) can acquire a total of 28 channels of brightness temperatures, providing rich information for profiling atmospheric temperature and moisture. However, due to a lack of two important frequencies at 23.8 and 31.4 GHz, it is difficult to retrieve the total precipitable water vapor(TPW) and cloud liquid water path(CLW) from FY-3 D microwave sounder data as commonly done for other microwave sounding instruments. Using the channel similarity between Suomi National Polar-orbiting Partnership(NPP) advanced technology microwave sounder(ATMS) and FY-3 D microwave sounding instruments, a machine learning(ML) technique is used to generate the two missing low-frequency channels of MWTS and MWHS. Then, a new dataset named as combined microwave sounder(CMWS) is obtained,which has the same channel setting as ATMS but the spatial resolution is consistent with MWTS. A statistical inversion method is adopted to retrieve TPW and CLW over oceans from the FY-3 D CMWS. The intercomparison between different satellites shows that the inversion products of FY-3 D CMWS and Suomi NPP ATMS have good consistency in magnitude and distribution. The correlation coefficients of retrieved TPW and CLW between CMWS and ATMS can reach 0.95 and 0.85, respectively.     

大气探测高技术及应用研究进展

大气探测技术是支撑大气科学,特别是大气物理和大气环境学科发展的重要基础,其主要任务是发展新的探测和试验手段、原理和方法,为认识大气运动以及大气中各种物理、化学、生物过程的基本规律及其与周围环境的相互作用提供技术手段和方法。除了充分利用国内外已有的成熟技术和产品对大气科学发展提供支持外,大气探测还存在一系列科学与技术问题需要研究和开发,这也是大气探测科学与高技术的前沿。本文从强对流和降水探测技术、雷电探测技术、云特性探测技术、臭氧和气溶胶等大气成分探测技术、地基GPS观测反演大气和海洋参数、大气与环境综合探测平台六个方面综述近五年来中国科学院大气物理研究所在地面大气探测高技术研发、实验观测及相关研究领域所取得的一些主要进展,并对未来发展进行展望。     

移动式自动气象站设计及其在应急气象环境监测服务中的应用

随着国民经济和社会的迅速发展,突发气象灾害对社会造成的危害越来越大,建设气象灾害监测预警与应急系统工程是全面提升气象防灾减灾应急响应能力的需要。设计满足应急气象环境监测服务需求的移动式自动气象站,采集地面实时气象要素,可以为突发气象灾害以及其它环境灾害提供气象决策服务。该文介绍国外移动综合探测系统的发展概况和国内移动应急气象观测的现状,并提出满足应急气象环境观测服务需要的自动气象站技术性能要求和设计原则。移动式自动气象站在应急气象环境监测中扮演着重要角色,在气象、林业、水利、交通、环保等领域均具有广阔的应用前景。     

L波段与59 701探空系统观测资料差异评估

利用四川在59-701探空系统向L波段雷达GTS1型电子探空仪系统转变时,就4个高空台站开展了两套系统对比观测的资料进行了差异评估。结果表明:太原厂59型探空仪所测的温度、位势高度比上海厂59型探空仪所测偏高。100 hPa高度以下温度、位势高度观测数据没有明显的跳变,但以上高度换型带来的变化较明显;两套系统所测湿度差异较大,近地面差值最小,差值随高度升高而增大;L波段系统所测湿度基本是低于59-701系统所测湿度。两套系统所测平均风向、平均风速差异较小。直接差异各要素差异的峰值均较大。各要素差值的离散情况随高度的变化各异,总体离散程度最大的是位势高度,其次依次是风向、湿度、露点、风速、温度。两套系统所测要素的差值变化趋势虽然普遍没有太大差异,但湿度、风向和风速的差值变化还是表现出与地理位置、季节和施放时间有关。两套系统在观测所使用设备、原理、精度、订正、观测方法、对比时的放球时间等的不同,都会引起测量值出现差异。     

模式探空的评估分析及其在强对流天气预报中的应用研究

分析华南地区强对流天气高发季节(4～5月)的模式探空与实际观测的比较结果.从模式探空的直接评估分析中发现,地面和较高层次的预报要素误差比较大,而中间层次误差比较小,在比较多个观测站和实时预报误差分析的基础上初步探讨其可能的原因.在不稳定度指数评估分析中发现,仅考虑中间层次要素的不稳定度指数性能比较稳定,而考虑地面要素的一些不稳定度指数则有可能比较敏感,在用地面观测订正后其质量有很大的提高.在强对流天气个例的应用研究中,认为逐时预报的模式探空有非常好的应用价值,以订正的对流有效位能指数为例进行了一些分析,表     

Intercomparison of turbulence data measured by SODAR and sonic anemometers

The capability of SODAR to measure the mean wind field in the lower boundary layer is well known and documented. Therefore, mean wind data are easily obtainable by means of the SODAR-technique, and are used to simulate the transport of pollutants after their release into the atmosphere. But when calculating the diffusion of pollutants, information about atmospheric turbulence is needed, too. In principle, a SODAR can measure turbulence data like the standard deviation of the vertical wind speed or horizontal wind direction. But when measuring turbulence data with a SODAR, one is beset by a host of limitations like volume sampling, spatial and temporal separation of sampling volume, attenuation of the acoustic waves and the slow speed of sound. Therefore, successful turbulence measurements with SODAR are not numerous and little is known about the quality of these data. In this context an intercomparison between a REMTECH-SODAR and a sonic anemometer mounted at the 100 m level of our meteorological tower was performed in summer 1990 at the Kernforschungszentrum Karlsruhe. The intercomparison is in two parts:

1. Half hour mean values of the standard deviation of the vertical wind speed are intercompared by scatter plots and by a linear regression and correlation analysis.
2. During 7 periods, 2 hours each, and covering atmospheric stabilities from unstable to slightly stable, the instantaneous vertical wind speeds were measured by both instruments and spectra were calculated.

The intercomparison demonstrates that DOPPLER-SODAR sounding is a reliable technique to determine besides the mean field, also athmospheric turbulence data like Sigma(w).     

高原东部春季降水云层的微物理特征分析

利用人工增雨飞机和机载PMS粒子探测系统，对高原东部地区春季人工增雨主要降水云层的微物理结构进行大量探测研究。根据1995年和1997年共15架次的飞行探测资料，分析研究了高原东部低层大气气溶胶微粒的分布特征及其与大气层结的关系，着重分析了高原东部春季降水云层的云粒子、降水粒子以及冰晶、过冷水的一些初步分布特征。