L波段高空氣象探測資料審核要點

戴麗瓊 黃祖輝 吳立新

摘要: 根據(jù)海口高空氣象探測站L波段雷達探測資料的審核實踐,從基值測定、瞬間觀測、探空數(shù)據(jù)、測風數(shù)據(jù)、施放點、終止層確定及特殊記錄處理等方面總結(jié)分析了L波段雷達探測資料審核要點,以保證出站記錄和報表合格無錯,為氣象預報、氣候分析和科學研究提供準確可靠的高空氣象情報和資料。

關鍵詞:高空探測資料;數(shù)據(jù)審核;L波段探測系統(tǒng)

中圖分類號 : P413文獻標識碼 : A文章編號: 1007-5739(2009)20-0306-02

L波段探測系統(tǒng)于2008年11月在海口站安裝、調(diào)試完成,2009年1月1日正式投入業(yè)務運行。與59-701 探測系統(tǒng)相比,L波段探測系統(tǒng)具有基值測定方便、自動化程度高、探測數(shù)據(jù)精度高、功能全、操作簡便、記錄校對方法多且便捷等優(yōu)點,有效地減少了錯情率和值班員的工作量[1,2]。其探空資料應用于高分辨率數(shù)值預報,在氣象防災減災中起到重要作用[3]。但在實際工作中,觀測人員因錯誤操作和儀器設備本身存在的一些不穩(wěn)定性因素,往往會影響探空資料的準確性[4-8]。根據(jù)筆者多年的預審經(jīng)驗,結(jié)合對海口探測站L波段雷達探測記錄預審中出現(xiàn)的問題,總結(jié)分析了L波段雷達探測資料審核要點,以保證出站記錄和報表合格無錯,為氣象預報、氣候分析提供準確可靠的高空氣象情報和資料[9]。

1地面人工采集的數(shù)據(jù)審核

L波段探測系統(tǒng)的地面采集數(shù)據(jù)包括基值測定數(shù)據(jù)和瞬間數(shù)據(jù),雖然該系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動采集(測風1.0s采集1次,探空1.2s采集1次)、自動處理功能,但地面基值測定數(shù)據(jù)和瞬間數(shù)據(jù)仍需人工觀測、輸入。

1.1L波段探測系統(tǒng)使用的臺站常量參數(shù)校對

臺站常量參數(shù)包括“本站常用參數(shù)”中的臺站名稱、拔海高度、區(qū)站號、經(jīng)度、緯度、干濕球器差訂正值、氣壓表器差訂正值、值班人員代碼等;“設置發(fā)報參數(shù)”中的站名代號、報文標志。臺站常量參數(shù)的設置正確與否,直接影響到探測數(shù)據(jù)處理的準確性,需認真仔細選擇、填寫。“參數(shù)”需在第1次運行軟件時輸入1次,以后日常工作中,注意及時修改變動的“參數(shù)”項,并經(jīng)常檢查其正確性,同時嚴禁使用超檢儀器,否則就會發(fā)生不可意料的錯誤,造成處理后資料不可用的后果。

1.2確定探空儀序列號

檢查探空儀序列號是否正確;調(diào)入的探空儀參數(shù)文件與廠家配發(fā)的紙質(zhì)所列參數(shù)是否一致[5],注意校對dD0～dD5值;T0、R0讀數(shù)是否有誤,尤其是2數(shù)值接近時有沒有輸反,R0是不是在合格范圍(正常可使用范圍是:8.0kΩ≤R0≤20.0kΩ[10])。

1.3基值測定數(shù)據(jù)

L波段探測系統(tǒng)的基值測定是放球前30min在室內(nèi)的基值測定箱內(nèi)完成,基值測定前必須做高濕活化、低濕檢測,且讀取T0、R0值[10]。預審時一定要認真校對高表-14中所有的原始數(shù)據(jù)。檢查高表-14中基值測定數(shù)據(jù)比較是否合格(合格條件:-0.4℃≤△T≤0.4℃;-5%≤△U≤5%;-2.0 hpa≤△P≤2.0hpa[10]),只有合格的儀器才能施放。若施放了不合格儀器必須在規(guī)定的時間內(nèi)重放球,否則該時次的資料不可用,可能造成這次觀測資料缺失。

1.4瞬間數(shù)據(jù)

瞬間數(shù)據(jù)是在放球前后5 min內(nèi),讀取干、濕球溫度、氣壓、氣壓附溫、云、能見度、天氣現(xiàn)象、風等數(shù)據(jù)[4,10]。必須認真觀測、準確輸入瞬間數(shù)據(jù),否則有可能造成觀測記錄系統(tǒng)錯誤。基值測定和瞬間的溫度和濕度相差可能較大,但基值測定、與瞬間的氣壓和附溫一般不會相差太大。一般情況下,基值測定、瞬間觀測的氣壓差值在0.5hPa以內(nèi),附溫差值在1℃以內(nèi),若氣壓相差大于1hPa,附溫大于2℃,就要查地面的人工、自動站記錄,對比變化趨勢是否一致,是否是因天氣變化引起的跳變,通過與地面站記錄比較來判斷讀數(shù)是否有誤。

地面風也是瞬間觀測的數(shù)據(jù),它包括風向和風速的觀測,海口站的地面風是從地面自動站直接讀取,如果地面自動站儀器出現(xiàn)故障,就可能引起地面風讀數(shù)錯誤[11-13],而地面的風向、風速與0.5 min量得風層的風向、風速比較接近,審預時可通過比較地面風與0.5 min量得風層的風來判定數(shù)據(jù)是否正確。

2施放點的審核

L波段雷達測角波瓣窄,自動跟蹤的角速度受到一定限制(方位角≤25°/s,仰角≤18°/s),為避免近距離氣球過頂丟球,放球時應盡量選擇雷達便于自動跟蹤的下風方向[14-17]。一般臺站都有2～3個放球點,若不在默認的施放點放球時,須在“空中風記錄中”修改放球點參數(shù),假如忘了修改,就可能影響0.5min的量得風層的風,從而導致近地面的規(guī)定等壓面或規(guī)定高度上的風錯誤。預審時可通過查看每秒球坐標數(shù)據(jù)來判斷值班員是否作了修改。一般情況下,00s與01s方位相差在10°以下,若差值在10°以上則要看是否因地面風速大于6m/s,施放瞬間采用近地面手動抓球,如果不是手動跟蹤,則可判斷值班員未作放球點訂正[18]。

3施放后數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理

3.1放球時間的校對

(1)常規(guī)定時高空氣象探測應在正點時間開始。正點施放時間分別為北京時1時15分、7時15分、13時15分、19時15分,任何情況下都不得提前施放[4,10]。遇有惡劣天氣或其他原因,不能正點施放時,可延時放球,但不能超過正點后75min。所以預審時一定要仔細校對高表-14或高表-13的放球時間。

(2)若施放氣球時,早按或遲按了放球“確定”鍵,必須要進行放球時間訂正。預審時打開數(shù)據(jù)處理軟件中的探空秒數(shù)據(jù)查詢,比較00s與01s的氣壓值,由此氣壓差值來確定早按或遲按了“放球鍵”的時間[10]。早按了“放球鍵”的時間很容易確定,由于氣球未放,探空儀仍在地面,其氣壓值不變,所以氣壓值不變的時間就是早放的時間;遲按了“放球鍵”,要根據(jù)氣球升速在350～400m/min,計算氣壓在近地面每秒變化0.6～0.8hPa左右,若00s與01s的氣壓值>1.5hPa,則可判斷值班員未做放球時間訂正。

3.2探空數(shù)據(jù)

(1)刪除飛點。探空儀施放后,由于頻率漂移、外來信號干擾、雷達跟蹤異常或天氣狀況異常等原因,可能會造成信號弱,飛點多。若飛點刪除不盡會引起高度、溫度、濕度數(shù)據(jù)錯誤,特性層選取混亂。審核時可利用自動控制或手動修改探空曲線。在放大10倍的狀態(tài)下查看有無飛點,再利用氣球高度飛行軌跡看看有無毛刺現(xiàn)象。

(2)超升速處理。檢查氣球升速的軌跡圖,看看是否超升速。超升速是指從某一等壓面內(nèi)開始至觀測終止氣球的平均升速是否<150m/min或>600m/min,若發(fā)現(xiàn)升速異常,則應從終止層逐點往下移,直到升速在規(guī)定范圍內(nèi)(150～600m/min之間)。

3.3測風數(shù)據(jù)

(1)量得風層的風向和風速變化是否有規(guī)律。L波段雷達的測風數(shù)據(jù)是由每個整分鐘點及其前后2s的數(shù)據(jù)平均而得到的,即58s、59s、10s、91s、92s記錄的平均值[10]。在審核測風記錄時,首先要看各分鐘的仰角、方位、斜距變化是否有規(guī)律,各分鐘參與計算的5s內(nèi)記錄有無突變,再利用L波段數(shù)據(jù)處理軟件中提供的圖形功能,如“風隨高度變化曲線”、“球坐標曲線”、“處理前后球坐標對比圖”等,檢查各量得風層的風計算是否有誤,是否按規(guī)范要求將突變數(shù)據(jù)做了刪除處理。

(2)測風秒數(shù)據(jù)的合理處理。下面以海口站一份方位跳變的記錄為例說明數(shù)據(jù)的合理性。

L波段雷達探測系統(tǒng)業(yè)務操作手冊規(guī)定:參與量得風層風向、風速計算的球坐標仰角、方位角、斜距計算分鐘數(shù)據(jù)分別是該分鐘及其上下各2s的仰角或方位角或斜距數(shù)據(jù)之和的平均值[5]。如表1中的第16分鐘計算分鐘數(shù)據(jù)由15′58″、15′59″、16′00″、16′01″、16′02″5組秒數(shù)據(jù)相加后求平均值而得來的。由此得出表1中第16分鐘的方位為127.03,很顯然16′01″的方位跳變,此秒采集的數(shù)據(jù)不可信,應該剔除,準確而又合理的處理應是將其余的4組合理的秒數(shù)據(jù)相加求平均值得到第16min的方位,即158.79°,比上者更為合理些。當然,數(shù)據(jù)處理軟件是不可能做出這種特殊處理的,只能人工計算出正確讀數(shù),再在處理軟件中運用手動修改球坐標曲線中的“修改球坐標數(shù)據(jù)”將正確的數(shù)據(jù)人工輸入進去。這樣計算出來的量得風層的風向、風速才是準確可靠的。

4終止層的確定

打開“探空數(shù)據(jù)查詢”,檢查終止層是否選在氣壓值最小的點上。由于L波段探空系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集密度大,1min采集近60個點,最后經(jīng)常出現(xiàn)氣壓值不變的情況,所以終止層除了根據(jù)氣壓、溫度、濕度點的變化作出綜合判斷外,還應再結(jié)合測風秒數(shù)據(jù)的高度變化來作出準確的判斷。一般情況下,測風秒數(shù)據(jù)高度開始持續(xù)下降,氣壓值最小點處,溫度、濕度無明顯突變的時間,就是探測的終止時間[18-20]。

5特殊記錄處理

(1)下沉記錄處理。當遇有惡劣天氣如大到暴雨或球入Cb云,探空氣球下沉后又上升的記錄,稱為下沉記錄。下沉記錄由人工確定氣球下沉的起始時間和終止時間,“終止時間”是指氣球回升到氣壓符號開始大于氣球下沉起始時的氣壓符號的時間。當遇有下沉記錄時,審核時首先要看是否做了下沉記錄處理,再檢查下沉的起始時間和終止時間確定是否準確。

(2)仰角低于測站“雷達仰角確定值”的處理。當仰角從某分鐘開始低于 “雷達仰角確定值”,而后又回升到其值以上,測風記錄照常處理;當仰角從某分鐘開始低于“雷達仰角確定值”直至球炸分鐘,測風記錄則只處理到等于或大于“雷達仰角確定值”之處。

(3)氣球過頂,仰角大于90°處理[10]。在探測中,有時會遇到正好在整分鐘氣球過頂?shù)那闆r,當測風整分鐘的仰角讀數(shù)大于90°時:仰角=180°-仰角讀數(shù),方位角=方位角讀數(shù)±180°(方位角讀數(shù)大于180°時,用“-”號;小于180°時,用“+”號)。

6結(jié)語

L波雷達探測系統(tǒng)雖然實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集和自動處理,但在運行中仍然需要值班人員、預審人員認真細致地工作,預審人員要把好出站記錄的最后一道質(zhì)量關。審核中既要面面俱到,又要重點突出。定期檢查“本站常用參數(shù)”的設置,重點審核探空儀序列號、基值數(shù)據(jù)、瞬間數(shù)據(jù)、放球時間、探空、測風數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理、終止層確定及特殊記錄處理是否準確,在探測過程中自動采集的數(shù)據(jù)確定有跳變現(xiàn)象時,應按規(guī)范要求適當?shù)丶右匀斯じ深A,保證出站記錄和報表合格,為天氣預報和歷史資料提供準確的高空氣象探測資料。

7參考文獻

[1] 華行祥,朱蘭娟,趙向榮.新一代高空探測系統(tǒng)使用技巧和故障處理方法[J].氣象科技,2006,34(2):198.

[2] 盧幫維,廖新發(fā).探空記錄出現(xiàn)信號點異常的原因及處理[J].廣東氣象,2008,30(3):58.

[3] 劉紅亞,薛紀善,沈桐立,等.探空氣球漂移及其對數(shù)值預報影響的研究[M].應用氣象學報,2005,16(4):518-525.

[4] 中央氣象局.高空氣象觀測手冊[M].北京:氣象出版社,1985.

[5] 中國氣象局大氣探測技術中心.L波段高空氣象探測系統(tǒng)常見技術問題綜合解答[M].北京:氣象出版社,2006.

[6] 中國氣象局監(jiān)測網(wǎng)絡司.L波段高空氣象探測系統(tǒng)維護、維修手冊[M].北京:氣象出版社,2004.

[7] 韋麗英,覃曉玲,覃愛金.高空氣象探測記錄及報表預審的探討[J].氣象研究與應用,2008,29(3):79.

[8] 黃梅艷.談談如何避免高空觀測記錄錯情[J].廣西氣象,2006,27(2):50-51.

[9] 奉超.淺談L波段探空系統(tǒng)資料及在預報中的應用[J].氣象研究與應用,2007,28(2):84-87.

[10] 中國氣象局監(jiān)測網(wǎng)絡司.L波段(1)高空氣象探測系統(tǒng)業(yè)務操作手冊[M].北京:氣象出版社,2005.

[11] 蒲廷超.如何提高儀器觀測質(zhì)量[J].廣西氣象,2006,27(S3):92.

[12] 黃軍.巡視儀器的注意事項與儀器異常的解決方法[J].廣西氣象:2006,27(S1):125.

[13] 盧幫維,張運林.701—C型雷達因本振不穩(wěn)定造成的故障現(xiàn)象及排除[J].廣東氣象,2006,28(3):

[14] 馬佩強,張運林,李茂,等.L波段探空雷達跟蹤異常成因及應對措施[J].廣東氣象,2008,30(S2):89-90.

[15] 譚鑒榮,楊用球.701C探空雷達發(fā)射系統(tǒng)典型故障分析與排除方法[J].廣東氣象,2004,26(1):43.

[16] 梁科炎.L波段雷達探測系統(tǒng)存在問題的研究和解決方法[J].氣象研究與應用,2007,28(S3):6-7.

[17] 譚鑒榮,楊用球.701C探空雷達發(fā)射系統(tǒng)典型故障分析與排除方法[J].廣東氣象,2004,26(1):43-44.

[18] 劉朝暉,張曉平.L波段高空氣象探測資料質(zhì)量控制要點[J].山東氣象,2007,27(4):31-32.

[19] 文芳一,李江.使用L波段雷達放球軟件和數(shù)據(jù)處理軟件的幾點技巧[J].廣西氣象,2006,27(1):63.

[20] 劉永蓮.L波段雷達—電子探空儀系統(tǒng)的幾點實用技巧[J].廣西氣象,2004,25(4):44-45.