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。     

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.     

齐齐哈尔气象站四种数字探空仪观测数据对比分析

基于齐齐哈尔国家基本气象站2020年1月和7月高空气象平行观测?数据,采用Ryan-Joiner方法进行正态性检验,采用平均偏差、绝对偏差、均方根误差和相对误差作为对比分析的评估指标,探讨了GTS11、GTS12、GTS13与GTS1型数字探空仪在925～500hPa规定等压面上,测得的温度、相对湿度和位势高度的差异。结果表明：GTS11、GTS12、GTS13型3种探空仪测得的温度均低于GTS1型探空仪;相对湿度均高于GTS1型探空仪;位势高度略低于GTS1型探空仪,比对样本之间具有较好的一致性。     

RS92型GPS探空仪的性能试验与分析

采用同球施放的方法,对芬兰维萨拉GPS探空仪的性能进行了试验。结果表明：气压和湿度的测量一致性符合RS92型GPS探空仪的探空整体非确定性的标称;温度除白天10hPa外,其它各规定层都能够满足RS92型GPS探空仪的探空整体非确定性的标称;湿度、风速能够满足WMO对全球气候观测系统（GCOS）探空的要求,高度能很好满足WMO对GCOS探空的要求。辐射特性分析表明,RS92型GPS探空仪在70hPa以下受辐射影响较小,20hPa以上温度受辐射影响相对较大。出、人云特性分析表明,RS92型GPS探空仪的湿度测量性能较好,能较灵敏地跟踪湿度变化,温湿度配合合理,数据丢失情况比RS80型探空仪明显减少,但产品在稳定性、检测和软件方面仍需要改进。     

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。     

59型与L波段探空仪温度和位势高度记录对比

利用全国探空系统换型时获取的70个高空台站的对比观测数据,计算了59型探空仪和L波段探空仪温度和位势高度的差异,分析了探空仪换型对于探空数据一致性的影响。结果表明:就全国平均而言,在100 hPa特别是在400 hPa以下高度,两套系统提供的温度和位势高度观测值没有明显的系统差异;但在70 hPa以上高空,59型探空仪测定的规定等压面温度比L波段探空仪低0.1～0.7℃,导致位势高度在20 hPa高度时偏低达30 m左右,换型前后变化明显。系统差异的产生与59型探空仪的生产厂家、施放地区和季节关系较大,进一步分析表明:太原厂生产的探空仪测得的温度在对流层偏高,在平流层偏低,位势高度在对流层偏高,在平流层逐步转为偏低;上海厂生产的探空仪测得的温度全程偏低,引起位势高度也全程偏低,因此两个厂家的59型探空仪相对于L波段的温度和位势高度系统差也有明显不同。用户在使用局部地区高空站59型探空仪的观测数据时需了解该59型探空仪的生产厂家。     

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。     

云南探空仪换型温度和位势高度观测数据对比分析

基于云南探空仪换型平行观测期间各标准等压面上的温度和位势高度观测数据以及对应的ECMWF模式预报场数据,利用偏差、标准差、均方根误差和相关系数等对新、旧探空仪观测数据进行对比分析和评估。结果表明:新、旧探空仪观测数据一致性较好,在100 hPa以下两者温度绝对偏差小于1.0℃,位势高度绝对偏差小于30 gpm,100 hPa以上温度和位势高度最大绝对偏差分别为3.9℃和151.0 gpm。除高层个别等压面外,新、旧探空仪观测数据离散性基本一致或新探空仪离散性相对较小。新探空仪观测数据与模式数据更为一致,在中高层表现更为明显;相对于模式数据,新、旧探空仪温度偏差分别集中在±0.7℃、±0.9℃左右,最大均方根误差分别为3.0℃、4.5℃,平均相关系数分别约为0.78、0.73;新、旧探空仪位势高度最大偏差分别为28.5 gpm、130.9 gpm,最大均方根误差分别为87.6 gpm、136.9 gpm,平均相关系数分别约为0.86、0.78。     

两种探空系统的对比分析

对701二次测风雷达-59型机械式探空仪高空探测系统与GFE(L)1型二次测风雷达-GTS1型数字式电子探空仪高空探测系统(以下简称L波段探空系统)的工作原理、结构、软件等进行了对比分析。     

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。     

GTS1-2与GTS11探空仪三亚观测数据对比分析

为了提高探空业务质量,2020年1月和7月,三亚地区开展了高空气象平行观测。对该期间GTS1-2和GTS11型数字探空仪在925～500 hPa规定等压面的探空数据进行分析后发现：较之GTS1-2型探空仪,GTS11型探空仪在整体上测得较低的温度值和较高的相对湿度值,且能获取更丰富的湿度数据细节,在测量位势高度上两种型号探空仪具有较好的一致性。     

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。     

基于第8届国际探空比对试验对GTS1 2型探空仪技术改进与对比分析

经过国内学者和WMO的评估,GTS1 2型探空仪需要进行技术改进以适应高空气象观测业务的发展需求。2012年,GTS1 2型探空仪在原体制基础上进行了技术改进(暂命名为GTS1 2A型)。2012年8月在阳江探空站开展比对试验,试验结果表明：GTS1 2A型探空仪夜间温度测量性能良好,系统误差在-03 ℃以内,标准偏差总体上在02 ℃左右;日间温度除探测中高层和出入云时外,系统误差整体上在-03 ℃,标准偏差整体上在04 ℃以内;气压除近地层有约-15 hPa的系统误差外,整体上系统误差和标准偏差小于GTS1 2型探空仪,尤其标准偏差在全量程范围内在07 hPa以内;GTS1 2A型探空仪湿度测量结果与RS92型探空仪一致性较好,灵敏度明显优于GTS1 2型探空仪,系统误差和标准偏差整体上均在10%RH以内。     

华云高精度导航探空仪在甘肃庆阳干旱气候夏季的温湿数据对比分析

以美国国家环境预报中心(NCEP)的FNL(Final)分析场为对比场,分析评估甘肃庆阳地区2017年5—9月的探空温湿数据的质量。通过分析,得出结论:1)探空的温度数据质量较高,表现了很好的一致性,细微结构清晰,误差基本在±0.5 ℃以内;2)探空的湿度数据质量较好,一致性相对温度略差,误差基本在±10%以内,夜间偏湿,下午偏干;3)无论是温度数据还是湿度数据,它们的观测余差都现随气压减小呈现先增加后减小的趋势;4)无论是温度还是湿度,02时误差最小,数据质量最佳,08时和14时的质量相当。     

GTS1型数字探空仪和59型探空仪对比观测记录的差异统计分析

利用贵阳高空气象探测站L波段雷达探空系统和701雷达探空系统定时对比探测资料,对各标准等压的高度、温度、露点进行对比分析,分析记录差异特征和原因,并作统计学检验,为高空探测员和气候工作者提供有益参考。     

三种新型数字探空仪GTS11、GTS12、GTS13性能评估

根据2020年1－4、7月,3种新型探空仪在林芝探空站使用情况,选取最多有效资料,采用静态和动态分析的方法对其性能评估,结果表明：①1－4月新仪器不合格、重放仪器的百分率,由大到小排列,不合格：GTS13、GTS11、GTS12,重放：GTS11、GTS12、GTS13。② 7月20：00规定等压面层700～250hpa区间上,新仪器观测要素值的平均与标准值比较,偏差绝对值的最大偏差,由大到小排列,温度：GTS13、GTS11、GTS12。位势高度：GTS13、GTS11、GTS12。③新仪器单日20：00探空秒数据要素值与标准值比较,偏差的绝对值范围内出现次数所上百分比,由大到到小顺序排列,温度≤0.50℃：GTS13、GTS11、GTS12;湿度≤5%：GTS13、GTS11、GTS12。     

基于第8届国际探空比对试验对GTS1-2型探空仪技术改进与对比分析

经过国内学者和WMO的评估,GTS1-2型探空仪需要进行技术改进以适应高空气象观测业务的发展需求.2012年,GTS1-2型探空仪在原体制基础上进行了技术改进(暂命名为GTS1-2A型).2012年8月在阳江探空站开展比对试验,试验结果表明:GTS1-2A型探空仪夜间温度测量性能良好,系统误差在-0.3℃以内,标准偏差总体上在0.2℃左右;日间温度除探测中高层和出入云时外,系统误差整体上在-0.3℃,标准偏差整体上在0.4℃以内;气压除近地层有约-1.5 hPa的系统误差外,整体上系统误差和标准偏差小于GTS1-2型探空仪,尤其标准偏差在全量程范围内在0.7 hPa以内;GTS1-2A型探空仪湿度测量结果与RS92型探空仪一致性较好,灵敏度明显优于GTS1-2型探空仪,系统误差和标准偏差整体上均在10％RH以内.     

基准气候站自动与人工观测记录对比分析

针对自动站观测的资料情况,根据相关规定,对青海省6个国家基准气候站人工、自动观测资料进行了对比分析,得到资料的完整性较好,仪器在测定深层地温时的准确性相对较高,遥测仪器对地温的测量与人工观测值的一致程度相对较高。     

GTS1型探空仪与59型探空仪测得的逆温比较

对比阳江高空站L波段高空探测系统(使用GTS1电子探空仪)与59-701高空探测系统(使用59型探空仪)的观测资料,发现对流层以下出现逆温时,湿度随高度增高而突然大幅变小,湿度曲线变率比温度曲线变率更大.GTS1电子探空仪还能发现在个别情况下,逆温出现前,气温还有一小段时间(3～8 s)的明显下降过程,温度下降幅度约1～3 ℃后,逆温现象才出现,这是59型探空仪没有探测出来的.     

Ｌ波段与５９７０１探测系统同步资料对比分析

选用安康２００５年１１月（５９个时次）同步观测资料,利用统计学原理,对Ｌ波段探测系
统和５９－７０１探测系统等压面各要素的测值进行比较、分析,结果表明：两套系统的高度、温度探
测值比较接近,但Ｌ波段探测系统的高度、温度离散度小于５９－７０１探测系统,其高度、温度测值
波动小,稳定性好,测量精度高,探测数据准确、可靠;Ｌ波段探测系统的相对湿度测值低于５９
－７０１探测系统,且两者测值相差较大,Ｌ波段探空仪湿度传感器灵敏度高,采样速度快,但相对
湿度测值离散度较大,和５９型探空仪相比,其相对湿度测值稳定性较差。