探空气球施放筒设计

探空气球的充灌和施放是高空气象观测工作的重要组成部分.目前高空观测中雷达跟踪探空仪、探空信号接收和数据处理都已经实现自动化,只有探空气球的充灌和施放是人工操作,气球充灌氢气有一定危险性,且至少需要一个观测员来完成施放气球工作.该文在分析探空气球充灌和施放各环节工作的基础上,介绍了一种探空气球施放筒的设计方案,以及在业务试验中存在的问题和改进方法,为高空气象观测系统的全程自动化创造条件.     

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。     

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。     

浅谈贵阳探空站制氢房及施放场地的改造

统计分析了贵阳探空站所在的紫光洞山上1990年1月1日－2002年6月30日地面风资料，提出了贵阳探空站制氢房及施放场地的改造方案。     

地面风对选择探空气球施放点的影响

根据贵阳探空站1990-01-01—2002-06-30地面风资料统计结果,本站地面风向若按东西方向分,偏东风风向出现次数的频率为60.4%,因此偏东风是盛行风向为重点考虑风向;按南北方向来分,偏北风风向出现次数的频率为46.9%,偏南风风向出现次数的频率为36.0%,因此偏北风和偏南风风向都要考虑;同时考虑到东南西北等16个基本方位风向出现次数的频率,结合本站地理位置和周边建筑物等环境情况,就能够在本站施放场地找到最好的施放点,而且在正常施放条件下,找到最小的施放距离。     

探空气球施放后计算机时间出错的处理

在高空实时探测中 ,有时会遇到气球施放后才发现计算机时间不对 ,按照《59- 70 1微机数据处理系统探测手册》中的处理办法 ,“重算历史资料”操作时 ,计算机会出现“该时次资料没发现”的提示 ,无法继续操作。经过反复试验对比 ,摸索了有效的处理方法。步骤 :应等球炸后 ,退出“实时探测处理” (即将资料存盘 ) ,打开“我的电脑”→C盘→SDATA文件中该月的 SYYYYMM文件 ,找到所存的该时次 7个文件名 ,将其中的时间组文件 Tmmd-dhh.Dyy删除。其它 6个文件名中的 mmddhh修改为气球施放时正确时间对应的世界时时间 ,退出 C盘 ,回到桌面…     

施放气球安全问题初探

通过对施放气球中安全隐患问题的探讨,提出了有效的防范措施.对开展此项工作的同志有很好的借鉴意义.     

小场地恶劣天气探空球施放技术

从2002年开始，中国气象局逐步对现有的高空“59-701”探测系统进行更新，将逐步换成L波段探测系统，该系统现已在杭州、上海、南京等36个高空站投入业务使用。该系统工作性能较稳定，功能较齐全，操作界面易懂，操作键易掌握，且自动化程度高，有效地减轻了值班人员的工作强度。     

小场地风速过大时探空气球的施放与抓球

对L波段雷达探测系统在小场地风速过大时、施放气球困难、探空仪容易撞到建筑物或过顶,导致雷达无法自动跟踪、易抓旁瓣、容易造成记录缺测以致重放球等问题进行分析.     

探空气球漂移及其对数值预报影响的研究

为了考察探空资料随高度的漂移对高分辨率数值预报模式的影响, 充分发掘探空资料的应用价值, 根据探空资料的探测原理, 设计定位方案, 计算出了各气压层上探空气球所处的实际位置。对位置订正前后的资料分别用3D-VAR系统进行同化, 将同化结果作为WRF模式的初始场进行数值预报并对预报效果进行对比分析。结果表明:探空气球在施放过程中的漂移距离远远超过目前数值模式可取的水平分辨率; 所设计的探空气球定位方案对水平分辨率为10 km ×10 km的数值预报模式基本是可用的; 总的来讲, 位置订正对分析增量场的改变与原分析增量场相比小一个量级。模式预报结果显示, 探空资料的定位使降水预报效果得到了改善。研究表明, 将各气压层上探空资料订正到实际位置对高分辨率数值预报模式的预报效果有一定程度的正面影响, 但仍需要更多的个例来验证。     

提高探空气球施放高度的再探讨

对影响高空气象探测高度的因素进行分析,提出提高气球施放高度的相应对策。     

高空探测资料气球漂移的计算方法

随着数值模式的不断发展,探空气球的漂移偏差越来越不可忽视。为了提高高空观测数据的质量,减小在探测过程中由于气球漂移造成探测资料在空间上的误差,中国气象局提出一套探空、测风报的空间、时间扩充编码方案。该文从探空雷达探测系统、探测原理分析出发,介绍了该方案计算方法,并用个例说明方案的使用方法及业务应用前景。     

探空气球升速的误差修正研究

为确保探空气球实际升速在合理的范围内,减少探空气球升速理论值与实测值之间的误差,分析了气球升速过快或过慢对资料准确性的影响,探讨了空气密度、空气阻力系数、重力加速度、净举力、球皮及附加物重量等5个与气球升速密切相关因素的影响原理、取值范围、变化规律及影响程度,分析了气球升速理论值与实测值之间存在相对误差的原因,并以衡阳气象台高空探测资料为例,提出采用无量纲的升速修正系数对探空气球升速理论值进行修正,升速修正系数的数值体现了空气阻力、层流或湍流、氢气渗漏等暂时不能定量描述的因素对气球升速的影响程度。研究结果表明:对气球理论升速影响较大的因素是空气密度和空气阻力系数,且空气阻力系数是雷诺数的函数,很难得出定量值;传统方法计算的气球理论值与实测值的平均相对偏差达到了25.5%,主要是由于设置了恒定的空气阻力系数,致使理论升速远大于实际升速;修正后的气球升速理论值与实测值之间相对误差减小到了6.0%,因此修正后的气球升速理论值可以为高空气象探测业务中净举力的确定提供依据。     

探空气球漂移位置订正在MM5模式中的应用研究

通过对模式MM5V37中客观分析系统加以改进,并采用包含有实际探空气球在各个气压层上精确的经纬度信息的新型探空资料,加以研究探空资料随高度的漂移对高分辨率中尺度数值模式MM5V37的影响。通过对一次层状云降水个例的模拟可看出:位置订正所带来的初始场差异在低层较小,高层较大,且在500 hPa以上较明显;位置订正对模拟的气象要素场的修正有明显的正面效果,对强降水天气系统的反映比较敏感;模拟结果对于雨区分布和强降水中心的位置有较大改进;位置订正后的评分总体优于不加探空和不加漂移的评分,随着模式分辨率的提高,位置订正后对小量级降水的模拟效果欠佳,但对大量级降水的模拟效果较好。     

风廓线仪与气球测风资料的对比分析

利用风廓线仪和气球同步探测风场资料对比,分析了风廓线仪探测风场资料的可靠性。结果表明：在稳定天气过程中,由于风廓线仪的探测盲区和地物杂波的影响,自地面至高空200m范围内,廓线仪探测的风向、风速与气球探测的风向风速值有一定偏差,200m高度以上风廓线仪和气球探空所测得的风场廓线具有很好的相关性;在复杂天气过程中风场廓线形状出现较大偏差,主要原因是由于气球探空资料在各高度层之间的整体连续性方面存在明显不足,而风廓线仪的观测资料无论在各高度层之间还是整体连续性方面都明显好于气球探空。这与在较高海拔地区,气球观测期间的大气局部不稳定有关。由于气球在经过某高度层时的取值明显受到当时大气层局部小湍流活动或者较强的下沉或上升气流影响,使气球经过该点时的位移与其相邻两点之间出现明显的飘逸,从而造成气球在某个高度范围内的风资料观测值出现较大偏离。但由于探空气球的资料不连续,无法准确判断气流扰动情况,而风廓线仪获取的不同高度上的风资料是10min内的平均观测值,一般不受小范围的空气扰动而出现较大偏离,另外,风廓线仪的观测是连续的,每组观测值之间只存在10min的时间差,通过对前后几组数据的对比分析,可以明显看出当时气流的扰动情况。因此,风廓线仪探测在资料的连续性和分析气流扰动情况,尤其是大尺度湍流活动方面更有探空气球不可替代的作用,风廓线仪观测资料的可靠性具有良好的应用价值。     

探空气球漂移位置订正对一次大风降温过程的模拟研究

应用改进后的MM5模式,采用包含有实际探空气球在各个气压层上精确的经纬度信息的新型探空资料,研究探空资料对高分辨率中尺度数值模式的影响.通过对一次中尺度大风降温天气过程的模拟分析,可以看出:位置订正对初始气象要素场的改变虽然总体上有低层较小,高层较大的特征,但是在500hPa以下大气运动剧烈的情况下,低层气象要素场的改变量也会较大,甚至会超过高层相应的气象要素场的变化,速度场的改变尤为明显;位置订正使得模拟结果在数值和影响范围上都有效地减小了误差,更加接近实况;位置订正后,模式较准确的模拟出了该次向南推进的大风降温过程的移动变化,尤其是模拟的大风前沿位置与实况的对应关系较好,温度场的变化与速度场的变化有较好的一致性.     

气球携带探空仪上升和降落伞携带探空仪下降的全程探空对比分析

开展气球携带探空仪上升和降落伞携带探空仪下降的探空仪观测试验,建立针对下投式的温度、湿度和气压试验评估方法。试验结果表明上升段的北斗温度、气压测量准确度与RS92基本相当,湿度差于RS92双加热湿度传感器;下降段的北斗温度测量准确度与下降段的RS92基本相当,气压由于快速下降对定位有一定影响从而导致气压误差较大,相对湿度误差基本上在5%以内,符合WMO的测量要求;与风廓线雷达进行时空匹配,上升段北斗风向测量准确度差于RS92,风速测量准确度明显优于RS92。试验同时还验证了气球携带探空仪上升和降落伞携带探空仪下降全程2次探空观测模式具有很好的应用前景,可以实现高空站网的时空加密。     

贮存环境对气球升空高度的影响初探

施放高度是高空气象探测五项业务考核指标之一，研究气球贮存环境对探测高度的影响，对提高探测高度服有直接的关系。