提高L 波段高空氣象探測資料質(zhì)量審核分析

薛 梅,魏新華,涂 明

（1.黑龍江省氣象信息中心，黑龍江 哈爾濱150030；

2.黑龍江省大氣探測技術(shù)保障中心，黑龍江 哈爾濱150030）

1 引言

GFE(L)型雷達(dá)-GTS1 型數(shù)字式電子探空儀高空氣象探測系統(tǒng)，簡稱L 波段高空氣象探測系統(tǒng)。 此系統(tǒng)與59-701 雷達(dá)探測系統(tǒng)相比較，具有基值測定方便快捷、操作系統(tǒng)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率高、記錄審對多樣等多方面的特點(diǎn)和優(yōu)勢，提高了人員的效率，減少了探測數(shù)據(jù)的出錯(cuò)率。 但在實(shí)際運(yùn)用中還會出現(xiàn)一些情況和問題， 為進(jìn)一步提高L 波段高空氣象探測資料的數(shù)據(jù)質(zhì)量， 為氣象防災(zāi)減災(zāi)及社會各部門提供更好的氣象信息保障，為此進(jìn)行探討和分析。

2 放球前參數(shù)數(shù)據(jù)的審核

探空儀的參數(shù)、基測值和施放瞬間觀測記錄是L波段探測系統(tǒng)所需的地面數(shù)據(jù)。 此系統(tǒng)有部分需手動(dòng)來觀測和輸入， 要求操作員輸入正確的參數(shù)及觀測數(shù)據(jù)，才能確保當(dāng)次探測數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)確性。

2.1 探空儀參數(shù)文件的校對

檢查探空儀參數(shù)文件主要是: 系統(tǒng)接收到的探空儀序列號與正在使用的是否一致; 與廠家提供的參數(shù)文件是否相同;dT0、dR0 是否按基測箱的T0、R0的值輸入,如不正確應(yīng)及時(shí)修改，否則會直接影響探測數(shù)據(jù)處理的精準(zhǔn)性。

2.2 基測值記錄的審核

為確保施放合格的探空儀， 對基值測定數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的輸入非常重要，不合格的探空儀不得施放。基值測定數(shù)據(jù)：干球溫度、相對濕度、氣壓等要素要正確輸入，三個(gè)要素的變量要嚴(yán)格控制,溫度：-0.4 ℃≤Δt≤0.4 ℃；氣壓：-2 hPa≤ΔP≤2 hPa；濕度：-5%≤Δu≤5%。 應(yīng)注意的是探空儀合格后切記關(guān)閉“基測”開關(guān)，當(dāng)再按“地面參數(shù)”按鈕時(shí)需重新輸入新的基測值。

2.3 瞬間觀測數(shù)據(jù)的輸入

地面瞬間觀測數(shù)據(jù)在放球前5 min 內(nèi)進(jìn)行。讀取氣壓值、氣壓表附溫、干濕球溫度；云量、云狀、地面風(fēng)向、風(fēng)速及天氣現(xiàn)象等數(shù)據(jù),需要仔細(xì)觀測、精確輸入地面數(shù)據(jù)。 軟件會自動(dòng)根據(jù)臺站參數(shù)中設(shè)定的參數(shù)對干濕球溫度、氣壓表讀數(shù)進(jìn)行器差訂正。 一般而言,基值測定和施放瞬間觀測因觀測時(shí)間不同，溫、濕度可能存在差異, 但氣壓和氣壓附溫則不會差異較大。 施放瞬間觀測項(xiàng)的氣壓附溫值 （特別在春夏秋季）與干球溫度有較大不同時(shí), 就要與地面觀測的數(shù)據(jù)記錄比較,有時(shí)是瞬間觀測氣壓和氣壓附溫讀數(shù)有誤造成的，審核時(shí)發(fā)現(xiàn)有氣壓附溫誤讀5-10 ℃的現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)修改，否則就會造成整個(gè)探測記錄誤差。

云量、云狀的輸入要規(guī)范，總云量、低云量和高低云狀要相符，如有矛盾，就要檢查是否輸錯(cuò)。 天氣現(xiàn)象要與云、能見度等現(xiàn)象相符合。

3 探測過程中記錄的審核分析

L 波段高空氣象探測雷達(dá)是接收大氣溫、 壓、濕數(shù)據(jù)和追蹤氣球空間位置的主要設(shè)備， 探測數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確度是由雷達(dá)的精確度決定的。 為了使系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)時(shí)減少曲線飛點(diǎn)、疑點(diǎn)等錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，從而保證準(zhǔn)確接收和處理壓、溫、濕數(shù)據(jù)，應(yīng)保證雷達(dá)時(shí)時(shí)處于良好的工作狀態(tài)，足夠的系統(tǒng)帶寬、較好的靈敏度和頻率特性，才能提高測得壓、溫、濕數(shù)據(jù)的可靠性，從而提高高空探測資料的質(zhì)量。

3.1 放球時(shí)間的校對

常規(guī)定時(shí)高空氣象探測正點(diǎn)放球時(shí)間為北京時(shí)01時(shí)15 分、07時(shí)15 分、13時(shí)15 分、19時(shí)15 分,不得提前施放。 遇有惡劣天氣或其它原因, 只能延時(shí)放球,但也不得超過正點(diǎn)后75 min。 所以,需查看高空報(bào)表的施放時(shí)間。 當(dāng)施放氣球時(shí),如果沒有及時(shí)按“確定”鍵,則放球時(shí)間需要訂正, 確認(rèn)值班人員是否早按或遲按，可以根據(jù)瞬間地面第一個(gè)氣壓值來判斷，以免造成放球時(shí)間不準(zhǔn)確。

3.2 探空數(shù)據(jù)的審核

要獲得高質(zhì)量的高空探測資料， 除了要求高性能的雷達(dá)接收設(shè)備、 準(zhǔn)確度較高的測量儀器及精確度較高的檢定外， 數(shù)據(jù)終端處理的正確與否也是十分重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。

探空數(shù)據(jù)的審核主要以修改、刪除曲線飛點(diǎn)、升速異常處理為重點(diǎn)分析。

（1）刪除曲線飛點(diǎn)。 探空儀施放后，觀測到的記錄曲線信號弱，飛點(diǎn)多，以致造成高度、溫度、濕度數(shù)據(jù)及特性層的選取錯(cuò)誤的原因很多， 主要有頻率漂移、外來信號干擾、雷達(dá)跟蹤異?；蛱鞖鉅顩r異常等原因。 若飛點(diǎn)刪除不盡，就會影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。 由于探空曲線飛點(diǎn)沒刪除，將錯(cuò)誤值選為特性層，造成高表-14 中特性層記錄選取錯(cuò)誤。 放球過程中，對于自動(dòng)修改功能無法糾正的溫、壓、濕亂點(diǎn)，可利用手動(dòng)修改探空曲線，但應(yīng)謹(jǐn)慎使用手動(dòng)修改或移動(dòng)飛點(diǎn)。

（3）探空氣球是否超升速，應(yīng)看氣球升速的軌跡圖。 探空球從某一等壓面內(nèi)開始至觀測終止的平均升速不在150 m/min-600 m/min，即為超升速。若升速出現(xiàn)異常，則應(yīng)按要求逐點(diǎn)往下移，直到升速在正確范圍內(nèi)。

3.3 測風(fēng)數(shù)據(jù)的分析

測風(fēng)數(shù)據(jù)是由每個(gè)整分鐘點(diǎn)及其前后2 s 的數(shù)據(jù)平均而得到的,主要是查看風(fēng)層風(fēng)向和風(fēng)速數(shù)據(jù)變化是否有規(guī)律。 首先要查看各分鐘的仰角、方位角、斜距的變化是否是漸進(jìn)的，有規(guī)律的。 各分鐘參與計(jì)算的5 s 內(nèi)記錄有無突變， 再利用軟件中的功能, 檢查各量得風(fēng)層風(fēng)的計(jì)算是否正確。 量得風(fēng)層的各風(fēng)向、風(fēng)速有誤，會導(dǎo)致最大風(fēng)層的選取錯(cuò)誤，應(yīng)及時(shí)刪除、修改變異，以確保測風(fēng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。

審核中出現(xiàn)過某分鐘斜距讀數(shù)突然變小， 造成量得風(fēng)層風(fēng)速突變而被選為最大風(fēng)層。 值班員疏忽沒發(fā)現(xiàn)記錄異常，造成了記錄表、報(bào)表最大風(fēng)層選取錯(cuò)誤。

4 探測終止層選取的分析審核

終止層數(shù)據(jù)的審核顧名思義主要是正確選取終止層。 因?yàn)長 波段雷達(dá)探測系統(tǒng)能達(dá)到1 min 近60個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集密度, 加上氣壓值時(shí)常保持不變,這就需要通過“探空數(shù)據(jù)查詢”全面結(jié)合溫度趨勢、濕度的跳變情況以及球坐標(biāo)的仰角、 高度變化因素來綜合判斷終止層選擇是否是最小氣壓值點(diǎn)。 一般而言,測風(fēng)秒數(shù)據(jù)高度開始持續(xù)下降, 溫度、濕度無明顯突變，氣壓值最小點(diǎn)處時(shí)間,就是探測的終止時(shí)間。

審核中發(fā)現(xiàn)特性層及最大風(fēng)層的選取錯(cuò)誤，其中一個(gè)原因是因探空終止點(diǎn)時(shí)間判定有誤造成的。

另外，探測結(jié)束后，退出放球軟件后切記不要再按放球開關(guān)，因軟件是可以操控雷達(dá)的，不小心又運(yùn)行了放球軟件時(shí)，應(yīng)立即直接退出，否則此次數(shù)據(jù)將清零，造成數(shù)據(jù)丟失，損失將無法挽回。

5 各要素間的矛盾處理及質(zhì)檢程序中存在的疑問

5.1 各要素間的矛盾處理

新型數(shù)字式探空儀數(shù)據(jù)是按浮點(diǎn) （小數(shù)點(diǎn)后6位）來運(yùn)算的，提高了探測數(shù)據(jù)的精度和采樣率。 但大部分?jǐn)?shù)據(jù)的顯示只要求精確到整數(shù)位或保留小數(shù)點(diǎn)后一位，因此軟件中出現(xiàn)下列記錄中等壓面、對流層頂、大風(fēng)、特性層重合時(shí)，或時(shí)間一致，高度、氣壓不一致；或氣壓一致，時(shí)間、高度不一致；或其它要素之間的矛盾記錄屬于正常，以軟件處理為準(zhǔn)。

（1）某一特性層的氣壓與規(guī)定等壓面上的某層氣壓相等，但該特性層上的溫度、濕度等要素值與規(guī)定等壓面上對應(yīng)層上的要素值有一項(xiàng)或多項(xiàng)有微小出入；

（2）選取特性層的溫度為零度的，該特性層氣壓與零度層的氣壓有可能不同；

（3）某一對流層的氣壓與規(guī)定等壓面上的某層氣壓相等，但該對流層上的溫度、濕度等要素值與規(guī)定等壓面上對應(yīng)層上的要素值有一項(xiàng)或多項(xiàng)有微小出入。

5.2 G 格式文件質(zhì)檢程序存在的疑問

在審核G 格式（高空全月觀測數(shù)據(jù)歸檔格式）數(shù)據(jù)中，某次觀測質(zhì)檢程序出現(xiàn)以下提示：

（1）CC 01 20 DLC-2 150/13715/-48.5 p （氣壓）選擇錯(cuò)誤。

（2）CC 01 20 DLC-2 150/13715/-48.5 P/H/T/Td 等要素與規(guī)定層要素不一致等。

G 格式質(zhì)檢程序出現(xiàn)第二對流層頂氣壓與規(guī)定等壓面上氣壓相等，但該對流層上的高度、溫度、濕度等要素值與規(guī)定等壓面上對應(yīng)層上的要素值有出入，應(yīng)屬正常，以軟件處理為準(zhǔn)。 若要素值與規(guī)定等壓面上對應(yīng)層上的要素值相差大， 就是觀測記錄有誤了。

6 結(jié)語

綜上所述,盡管L 波段高空探測系統(tǒng)具有操作簡便與高度智能化等優(yōu)點(diǎn)， 提高了探測資料審核的效率和質(zhì)量, 但仍需要深入細(xì)致的對基值測定數(shù)據(jù)、施放瞬間數(shù)據(jù)、探空和測風(fēng)數(shù)據(jù)采集及處理、終止層確定及各要素間矛盾處理等多方面出現(xiàn)的情況進(jìn)行分析和研究,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，最大限度的保證出站記錄和報(bào)表的合格和準(zhǔn)確,這有助于進(jìn)一步提高高空氣象探測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，并為氣候、天氣預(yù)報(bào)等各部門提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)保障。