两种探空仪判别云垂直结构的对比研究

利用广东省阳江地区2010年7—8月WMO组织的国际高性能探空系统对比试验数据,对Vaisala RS92型探空仪和国产长峰探空仪的测云性能进行对比分析,并利用同步观测的Vaisala云高计和毫米波雷达数据进行了分析和验证。结果表明:两种探空仪判别的云层垂直结构都能较好地反映阳江的实际的云层情况。对于低云,两种探空仪的探测结果比较接近;对于不密实的云层,两种探空仪都会误判为多层云;对于高云,两种探空仪的判别效果均不理想,长峰探空仪还容易漏判云层。RS92探空仪探测的高云的云底和云顶的平均高度要高于长峰探空仪的探测结果。     

L波段电子探空仪相对湿度误差研究及其应用

为了提高高空大气探测数据准确度, 我国从2002年1月开始推广使用L波段雷达-电子探空仪探测系统, 用携带碳湿敏元件的数字式电子探空仪代替用肠膜测湿元件的59型探空仪进行相对湿度探测。但大量的实测探空资料表明:相对湿度探空曲线仍然存在较大误差。利用能测到-30℃低温的高精度湿度校准设备在-30~30℃试验温度范围内对碳湿敏元件进行大量静态测试, 在进一步了解碳湿敏电阻校准线随温度变化的特征基础上, 结合实际探空资料, 修正工厂的相对湿度订正原理和公式, 从而可以提高碳湿敏电阻在高湿端的测量准确度, 提高判断云层垂直位置的准确性, 进而提高L波段探空仪温度测量的精度。     

GPSO3和Vaisala臭氧探空仪平行施放比对结果的初步分析

为促进中国大气臭氧高空探测业务化进程，中国科学院大气物理研究所和中国气象局监测网络司联合组织了对国产GPS数字化大气臭氧探空仪（GPSO3）和芬兰Vaisala 公司产大气臭氧探空仪(Vaisala)主要技术性能的比对。现场平行施放比对于2002年1月在北京进行，共施放了7对臭氧探空仪。对两类大气臭氧探空仪现场平行施放比对试验结果的分析表明，两种臭氧探空仪所获得的大气中臭氧浓度随高度的变化特征之间有很好的一致性。在12～27 km高度范围内，两种探空仪臭氧测值之间的相对误差平均在10％以内，而在10 km以下和27 km以上，GPSO3探空仪的臭氧测值偏高。本文介绍了比对方法，分析了两类探空仪对臭氧廓线某些特征值的比对结果并讨论了平行施放比对时气球升速的差异可能对臭氧测值带来的影响。     

RS92探空仪温压湿测量性能分析

Vaisala RS92探空仪代表了当今探空仪的较高水平,通常可以作为比对标准用来评估其他探空仪的性能。除了从其提供的指标确定其性能外,还可以根据实际施放过程中的探测数据进行评估。采用双Vaisala RS92探空仪同球施放比对法,对多天同一时次的探测数据进行统计,分析了其温压湿探测性能。结果表明,RS92型探空仪温压湿传感器的测量性能一致性较好,可作为比对施放时的标准探空仪来衡量其他类型探空仪的测量性能。     

国产珠状温度传感器对比分析

通过比对试验,采取同球比对施放方式,选择德国GRAW探空仪作为比对标准,使用总共12次同球比对数据,对中国长峰、华云和大桥3种型号探空仪的珠状电阻温度传感器开展比对分析.经典型个例分析与统计分析表明:3个型号国产探空仪高空温度廓线与德国GRAW探空仪具有较好的整体一致性,温度测量夜间性能均好于白天;长峰探空仪温度探测性能随高度变化比较稳定,而华云探空仪与大桥探空仪性能相仿,均随高度性能下降,尤其是30km以上高空;长峰探空仪温度探测整体性能最好,相对系统误差在0.2℃左右;而华云探空仪与大桥探空仪误差可达1℃,且均表现为整体上温度测值偏低.体积较小的珠状温度传感器将是未来高空温度探测的一个好的选择,下一步需要改善华云探空仪与大桥探空仪温度传感器表面涂层工艺,两者的温度辐射订正算法也需要进一步完善.     

国产GPS探空仪国际比对试验结果

通过2010年7月12日—8月1日第8届世界气象组织阳江国际探空比对,采取同球比对施放方式,选择芬兰Vaisala探空仪作为比对标准,对中国参加国际比对的长峰探空仪与华云探空仪,使用共29次同球比对数据,从典型个例分析与统计分析两方面开展系统性评估。初步评估结果表明:对于温度探测,中国长峰探空仪整体系统偏差在0.4℃之内,标准偏差在0.7℃之内,中国华云探空仪在30 km高度以下性能与长峰探空仪相当,但是30 km高度以上偏差明显增大;对于气压与风的探测,两者系统偏差与标准偏差均较小,表明GPS定位以及气压与风的算法准确;对于湿度探测,与芬兰Vaisala探空仪相比,还存在一定差距,特别是低温性能需要提高。     

对常规探空仪测高误差的分析

一、前言 目前我国高空气象台站使用的GZZ2型电码式探空仪,是1963年开始逐步在我国高空气象台站推广使用的。二十多年来,它与701测风雷达配套使用,进行了高空大气温、压、湿和风的综合探测,基本上满足了天气预报和各项事业对高空气象情报、资料的需要。随着四化建设的发展,对高空大气探测也提出了更高要求,因此,对于常规探空仪的测高误差,已经引起了人们的注意。 探空仪测高精度的高低,会直接影响到其它高空气象要素的探测精度。该型探空仪气压传感器采用温度系数较大的磷青铜膜盒,虽然设有气压温度补偿机构,但要实现全量程完全补偿仍是很困难的。气压温度系数直接影响测压精度,特别在20km以上的测高误差较大。本文拟通过一批常规探空仪的对比施放试验,对探空仪的测高误差进行统计和分析。 二、探空仪对比施放试验的方案 我们采用随机抽取三个工厂生产的经地面检查合格的探空仪,进行综合对比施放。 本次试验共施放了15个探空气球,每次携带两台不同工厂生产的探空仪,作并行对比施放。为了客观起见,将三家工厂(代号A、B、C)的探空     

探空仪电路故障及其排除

探空仪是我国目前进行高空气象探测的主要仪器之一,它的工作正常与否直接关系到该次探测的质量。如果探空仪出了故障,轻者造成某层记录的缺测或探测高度的降低,重者造成重放球,不仅给国家的财产造成损失而且延误了探测时间,影响到天气预报及资料的使用与服务工作。现将多年来工作中遇到的或收集到的探空仪的电路故障列成一览表,并提出了一些排除的方法,供参考采用。处理这些故障的原则应该是:台站     

邢台地区微波辐射计与无线电探空仪数据对比分析

利用2018年1月至2019年12月河北省中南部地区的微波辐射计和探空数据,将两种探测设备取得的资料在时间和空间上进行点对点匹配,共筛选出187条晴空廓线、1176条云天廓线和12条毛毛雨天廓线,定量分析了各个高度层的晴天、云天和毛毛雨天气条件下两种大气探测设备的温度、相对湿度和水汽密度廓线的相关性及误差情况。结果表明：3种天气条件下的微波辐射计与无线电探空仪温度和水汽密度的相关性整体较好,地基微波辐射计观测的大气参数分布存在不同程度的差异,但是微波辐射计和探空的变化趋势一致性较好,并且无线电探空仪观测的大气参数和微波辐射计反演的温度、相对湿度和水汽密度相关性整体上均呈现低层大气优于高层大气,温度相关性最好,水汽密度次之,相对湿度最低。通过对比各个高度层的拟合程度,发现3.5 km以下的低层大气参数精度更可靠,对于需要间接计算的大气物理量,如K指数、有效位能、积分水汽含量等,使用低层数据计算的大气物理量精度会更好。本文开展的地基微波辐射计反演的大气物理参数与探空仪观测对比研究工作,对提高微波辐射计在大气物理和人工影响天气的探测精度方面具有参考意义。     

59型探空仪与L波段探空仪数据对比分析

利用西安泾河站2004、2007年共1460多个时次的高空资料,对100hPa及以下等压面的位势高度、温度、露点温度和相对湿度进行全面统计、对比、分析,结果表明：59型探空仪与L波段探空仪所测位势高度和温度差异较小,但59型探空仪前后时次探测值波动较大,而L波段探空仪探测值波动小,前后时次连续性好;59型探空仪与L波段探空仪所测露点温度和湿度差异较大,59型探空仪湿度变化比较平稳,曲线较均匀,符合大气层结规律,而L波段电子探空仪湿度变化较大,曲线呈锯齿状,不符合大气层结规律,L波段电子探空仪湿度感应元件的质量和性能还须进一步提高。     

探空仪一般故障的排除

在探空观测中,由于探空仪故障没有及时发现和排除,容易产生人为的重放球事故,还会因仪器故障,而影响施放高度。因此,探空仪故障的及早排除是提高高空气象探测质量的重要一环。下面就这方面谈一些体会。 探空仪的一般故障 探空仪出现的故障,一般有: 1.探空仪电码简转不动或转速慢,电流>120毫安;     

探空仪专用电池在施放前的处理

在探空探测的实际工作中，探空员都或多或少地会遇到由于电池降压产生的马达转速不足或停转，探空回收讯号较弱或不清乃至突失等问题。象这类故障都会影响到探测高度和探测球炸率。经过长期探索，我认为发生这类故障的大部份原因是专用电池降压引起的（非电池的质量原因和操作使用不当）。为了避免或减少这类故障的发生，我在施放探空仪前把A电B电用塑料薄膜包一下再使用，达到满意的效果。具体方法是：l·按照专用电池的使用方法把电池浸泡好后进行老化。电池的老化也很重要，应确保这一环节实施。2．在装配探空仪前几分钟，用两小块塑料…     

怎样才能使气球放得更高

高空探测是指利用遥测和遥感手段进行从地面到对流层、平流层、中间大气层的温度、气压、湿度和风向风速的探测,我国目前普遍使用的常规高空探测方法是气球携带探空仪升空探测,为了获取更多的高空气象资料,就要求尽量提高探测过程的气球施放高度。影响气球施放高度的因素很多,包括当时的天气状况、雷达运行的可靠性、探空仪(含回答器、回答器电池)质量、探空气球的质量和充灌过程的操作方法等等。在雷达、探空仪和气球质量均相对有保证的情况下,探空业务人员在气球充灌过程的操作方法就成了影响气球施放高度的主要因素。笔者在从事高空探测…     

L波段测风雷达-电子探空仪系统简介

1　高空探测业务现状新中国成立以来,我国高空探测系统获得了长足发展,业务应用的探空仪从苏式49型探空仪等比较杂乱的型号,发展到我国1958年开始自行研制、生产的59型探空仪和80年代的电子探空仪;地面接收测风系统从短波收报机、光学经纬仪、200ＭＨＺ无线电经纬仪迅速发展到60年代初期的400ＭＨＺ701型二次测风雷达,并建成120个站的业务探测网,成为全球探空站密度最高的国家之一。随着科学技术和气象事业的发展,59—701高空探测系统已不能满足当前业务发展的需求。主要表现在:(1)技术体制落后。59型探空仪是机械式仪器,探测灵敏度低、辐射…     

GTS1型探空仪技术改进对比试验

GTS1型探空仪在中国气象局探空网站使用已超过10年,其技术略显滞后,迫切需要技术改进.2010年,GTS1型探空仪在其原技术体制基础上进行了技术改进.中国气象局气象探测中心分别于2010年9月和2011年12月,在阳江探空站组织开展了动态比对试验和温度辐射修正算法改进试验.试验结果表明,改进后的GTS1型探空仪夜间温度偏差较小,在0.1℃左右,日间温度偏差在0.3℃以内;气压测量结果偏小于RS92型探空仪,稳定性优于GTS1型探空仪;湿度传感器反应灵敏,测量结果与RS92型一致性很好,偏差在5％RH以内.     

青藏高原大气水汽探测误差及其成因

青藏高原大气水汽分布对区域天气气候有很大影响,其探测资料的可靠性备受关注。以地基全球定位系统(GPS)遥感的大气可降水量为对比参照,分析了1999—2008年拉萨和2003年那曲探空观测大气可降水量的误差及其原因。结果表明,近10年拉萨站探空观测的可降水量比GPS遥感的可降水量明显偏小,偏小程度随使用不同的探空仪而异。GZZ-2型机械探空仪和GTS-1型电子探空仪多年平均的大气可降水量相对偏差分别为8.8%和4.4%,随机误差分别为19.8%和13.3%。近10年大气可降水量探测偏差具有减少的趋势,从12.7%减少至2.4%,主要是由探空仪性能改进所致。分析发现青藏高原大气可降水量探测偏差具有明显的日变化,12时(世界时)比00时大。拉萨站GZZ-2型和GTS-1型探空仪在12时多年平均的大气可降水量探测偏差分别为15.8%和8.3%,00时分别为1.6%和0.5%。那曲站GZZ-2型探空仪在12和00时的大气可降水量探测偏差分别为12.4%和0.3%。大气可降水量探测偏差还具有季节变化,夏季大,冬季小。对大气可降水量探测偏差日变化和季节变化的成因分析表明,12时气温比00时气温高以及夏季比冬季气温高是造成大气可降水量探测偏差日变化和季节变化的重要原因。     

基于高空气球平台的下投探空:系统研发和青藏高原实验（英文）

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.     

美国的辐射探空仪

美国的辐射探空仪是用热敏电阻测量辐射仪上、下两个有黑色涂层的感应面的温度。辐射资料的遥测方法与常规探空仪传递空气温度的方法相似。这种探空仪很轻,可以被一个无线电探空仪气球带到高空。探空仪上附加了一个为遥测空气温度、湿度、高层和低层温度的程序装置。它是用机械或电子启动的。编排信息顺序时还使用了一个电子“环形计数器”。     

GTS1型数字式探空仪施放前的准备工作

GTS1型数字式探空仪是一次性使用的高空气象仪器,具有探测精度高、采样速度快、抗干扰能力强等特点,实现了数字化、模块化,整体性能好。GTS1型数字式探空仪使用前不用进行灵敏度检查和基点检查,基测方便,不受外界天气的影响,检测数据稳定可靠。探空仪载频采用了多重调制技术,提高了探空发送传递数据的可靠性和抗同频干扰的能力,但是GTS1型数字式探空仪施放前的准备工作要求较高,稍有失误就会影响本次探测资料的完整性或造成重放球。     

探空温度观测与ERA-interim再分析资料的对比分析

在观测资料同化系统中,探空资料是重要的资料之一。为了解探空温度观测资料的误差特征、合理使用观测,选用欧洲中心再分析场为参照场,针对从国家气象信息中心资料库中检索到的探空资料,按着仪器类型和太阳高度角统计探空温度观测资料的平均偏差和均方差。统计时段分别为夏季(2014年6—8月)和冬季(2014年12月—2015年2月)两个季节。统计结果显示,检索到的全球探空站总数约有680个,使用的探空仪共有三十多种(有仪器标识)。其中约275个探空站使用Vaisala系列探空仪,90个探空站使用中国上海生产的探空仪,约80个探空站使用美国生产的探空仪。不同类型的探空仪器在不同太阳高度角,探空温度观测相对欧洲中心再分析场的偏差差别很大。而有些探空仪器无论是平均偏差(一般低于0.5℃),还是均方差都较小,且随太阳高度角变化不大;有些探空仪器探测温度偏差较大(在高层绝对值大于2℃)。