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。     

碳湿敏元件及其基测装置

本文着重介绍探空仪用碳湿敏元件的基测装置——氯化镁(MgCl_2)饱和盐密封容器的结构、原理及其使用方法。     

三种新型探空仪的性能对比与分析

呼和浩特国家高空气象观测站利用三个厂家的新型探空仪,开展冬季平行观测,并与换型前的GTS1探空仪进行对比,从外观结构、性能指标、对比观测数据等方面评述换型后三种新型探空仪在业务使用中的表现。从太阳辐射对三种新型探空仪温湿支架的增温影响看,GTS13温湿支架设计的最好。从温湿支架上湿度元件防雨帽的效果比较看,GTS13防雨帽最佳、GTS12次之,且GTS12温湿支架出口需硅胶封口改进。业务对比表明,GTS11、GTS12、GTS13探空仪的测温、测湿性能优于GTS1型,三种新型探空仪温度和等压面高度数值比较接近,但在测湿的灵敏度方面,GTS12更好。从雷达接收的探空信号、雷达测距信号强度看,GTS12、GTS13性能比较接近,GTS11在探空观测后期,斜距大于70 km以后,探空信号、雷达信号强度明显变差,尤其是雷达测距信号,甚至看不到凹口,信号变差的比率为22%。三种新型探空仪湿度感应元件在实际应用中,虽然对湿度的感应曲线变化趋势一致,但湿度随气压的变化各具特点。     

全程探空记录数据分析

文章通过分析探空仪上升和下降这两个阶段所得资料,发现下降段温度元件的长波辐射误差、太阳辐射误差均比上升段的相应误差小,下降段温度元件的滞后误差比上升段相应误差大,但下降段温度元件总体测温误差并没有增加。外界温度变化速率的大小对现用探空气压传感器影响不大,同时从上升和下降两段观测到的等压面和对流层顶气压看,下降段气压观测误差几乎没有出现,不影响观测的可用性。湿度滞后误差与环境温度密切相关,测湿误差虽然较大,但其观测误差仍然远远好于过去的59型探空仪。雷达测风数据与探空仪上升或下降状态没有关系,因此探空仪下降段的资料可用。     

我国探空测湿传感器的温、湿特性试验与分析

通过改进湿度传感器温湿特性实验室测试方法,对国产GPS探空系统和RS92探空仪湿度传感器的温湿特性进行了测试分析.结果表明:国产电子探空仪的湿度传感器在低温状态下探测滞后性明显,给高空湿度的动态测量带来了较大误差,尤其是在低温升湿过程测量比低温降湿过程更为显著.试验还表明环境空气流量的变化会对湿度的测量造成明显的影响,结果有助于改进探空仪湿度传感器测湿算法和防雨帽工艺设计,提高高空湿度测量能力.     

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.     

探空仪机体温度系数的测定及其对测高精度的影响

我国气象台站现行使用的常规探空仪,其测压元件薄膜空盒的温度系数,是用双金属片进行补偿的。对于探空仪机体的温度系数及其对测高精度的影响,尚未得到广泛的注视。本文介绍以实验的方法测定探空仪机体的温度系数,并以实测和统计的数据估算由机体温度系数而引起探空仪测高误差的量值。     

L波段碳湿敏元件特性试验

目前国内大部分探空站已经启用新一代探空仪——上海长望气象科技有限公司生产的L波段电子探空仪。新探空仪的数据率、测量准确度和可靠性都有较大的提高。新探空仪使用的湿度敏感元件是碳湿敏电阻。我们利用工厂添置的能测到-30℃低温的高精度湿度校准设备，进行了大量静态测试，进一步验证了碳湿敏元件与老探空仪使用的肠衣敏感元件相比，灵敏度高，滞后小，在高空低温期间感应陕，测量准确度有较大提高。     

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。     

TC-3P型电子探空仪研制

ＩＣ－３Ｐ型电子探空仪是一种过渡型产品,它将快速地替换现行５９型机械变形式探空仪,其地面装置仍采用７０１型二次测风雷达系统。它的研制成功可迅速地提高我国探测业务水平,而跟上国际探测业务水平。ＴＣ－３Ｐ型电子探空仪主要技术性能温度：敏感元件类型棒状热敏电阻测量范围＋５０～－９０℃准确度０．５℃湿度：敏感元件类型碳湿敏电阻片测量范围０～１００％ＲＨ准确度－２５℃以上,５％ＲＨ－２５℃以下,１０％ＲＨ气压：敏感元件类型变容型金属膜盒或硅压阻气压元件测量范围１０６０～１０ｈＰａ准确度１０６０～５００ｈＰ…     

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。     

日本RS2-80型无线电探空测风仪

日本于1949年开始使用符号式探空仪以来,虽经几次改进,但直到1981年为止的30多年时间里仍分别采用了双金属片、空盒、毛发来测量气温、气压、湿度。从迅速发展的测量技术来看,符号式探空仪有如下几点需要改进: (1)现用的各种感应元件是变形式的,检定以后,施放前必须弄清基点的精度,因此必须提高各个感应元件的稳定性。 (2)各种订正和资料处理是手工操作的,有必要使其单纯重复的操作自动化。 (3)从探空仪的施放和降落安全性方面考虑有     

基于北斗一号的高空风探测方法研究

我国自2000年建立北斗一号导航系统,2003年开放民用,北斗系统在气象领域的应用广受关注。分析研究北斗一号应用于高空风探测的可行性并进行了试验和验证。利用探空仪实时探测的高精度温、压、湿数据,实时确定探空仪高度,注入北斗定位单元,通过无源定位方式确定探空仪位置,获取计算层风。通过与GPS测风系统进行双施放比对,风速偏差约为0.5m/s,初步满足业务应用要求。     

回答器的使用和维修

测风雷达升压回答器,简称回答器。它附在探空仪上,用气球带到高空,一方面将探空仪所测得的高空温、压、湿讯号变成超高频的电码讯号发射到地面;另一方面,当它接到地面雷达发射来的询问讯号时,立即发回一个回答讯号,以测定雷达站与探空仪之间的距离。由于地面雷达站对探空仪的连续定位,即可算得各高度上的风向和风速。现根据我们的体会,对它韵使用和维修作一个介绍。     

新型GPS探空仪与业务GTS1 2探空仪对比分析

2012年8月,中国气象局气象探测中心在广东阳江开展自动探空系统新型GPS探空仪比对试验,对比分析其技术改进后的准确性,试验结果表明：温度测量性明显优于GTS1 2型探空仪。湿度测量结果与RS92型探空仪一致性较好,系统误差在15%RH内,标准偏差在12%RH内。气压系统误差全量程在±10 hPa内,标准偏差在08 hPa内。位势高度系统误差在±20 gpm以内,标准偏差在70 gpm内。GPS定位测风性能优于GTS1 2型探空仪配合L波段二次测风雷达测风性能结果。     

北斗探空系统研发及其测风性能初步分析

高空气象观测是综合气象观测系统的重要组成部分,对天气预报、气候变化等业务科研具有重要的作用。基于北斗卫星导航系统研发了北斗探空仪及地面接收系统,目前试验样机生产已初步完成。北斗探空仪可采取单北斗、单GPS、北斗与GPS混合定位测风等3种测风模式,试验结果表明:北斗探空仪采用混合定位测速方式测风与GPS标准探空仪相比, 北向速度标准差为0.05 m·s-1,平均偏差为-0.05 m·s-1; 东向速度标准偏差为0.03 m·s-1, 平均偏差为-0.01 m·s-1; 高度标准偏差为6.88 m,平均偏差为7.48 m。北斗探空仪测风性能与GPS探空仪相当。     

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     

小经验

GZZ2探空仪地面基测,各地台站把探空仪放在百叶箱内后,不管风雨,酷暑和寒冷,人都在室外听温度、气压、相对湿度的基点讯号.最近浙江省气象局、杭州气象台高空组进行小改进,即在百叶箱内装上一个GPZ5—2测风二次雷达发射器和一个2.4V电     

国产GTS1探空仪与VAISALA公司RS92探空仪对比分析

文章从静态指标与动态对比两个方面,对中国国产GTS1探空仪与芬兰Vaisala公司RS92探空仪的综合性能进行对比.对比结果表明,GTS1探空仪温度存在滞后误差,RS92探空仪湿度测量结果明显好于GTS1探空仪,200hPa以上RS92探空仪气压变化低于GTS1探空仪,测风精度方面RS92探空仪高于GTS1探空仪,850hPa以下和150hPa以上GTS1探空仪测风与RS92探空仪存在1m·s-1以内的系统差,RS92探空仪在整体性能上高于GTS1探空仪.     

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。