常規(guī)高空觀測重點講義資料

1、第八章 探空儀施放及觀測8.1 施放探空儀8.1.1 施放時間定時常規(guī)高空氣象觀測應(yīng)在正點進行，不得提前施放。如在正點后75分鐘內(nèi)無法放球，該時次觀測停止進行。8.1.2 施放地點根據(jù)天氣和環(huán)境情況， 施放地點應(yīng)選在便于自動跟蹤、 不易丟球的位置。 為避免近地層 記錄出現(xiàn)不連續(xù)或丟失部分資料， 施放時探空儀高度與本站氣壓表應(yīng)在同一水平面上 （高度 差不大于4米），高度差1米時，必須訂正；施放時探空儀與瞬間觀測的儀器應(yīng)處于同一環(huán) 境，兩者的水平距離不應(yīng)超過100米。施放瞬間放球點作為高空風(fēng)計算坐標的原點。8.1.3 海拔高度 探空（壓、溫、濕）海拔高度以測站水銀槽面的海拔高度為基準；測風(fēng)海拔高度

2、以定向天線光電軸中心或經(jīng)緯儀鏡筒的海拔高度為基準； 衛(wèi)星導(dǎo)航定位測風(fēng)系統(tǒng)的海拔高度以天線 接收信號天線平面的海拔高度為基準。8.1.4 施放瞬間地面氣象要素獲取應(yīng)在施放前后 5分鐘內(nèi)進行施放瞬間壓、溫、濕、風(fēng)向風(fēng)速及云狀、云量、能見度和天 氣現(xiàn)象等氣象要素的觀測。施放瞬間地面氣象要素通過高空氣象觀測站施放環(huán)境的觀測儀器獲取。8.2 觀測期間監(jiān)控 探空儀施放后應(yīng)密切注視觀測系統(tǒng)工作狀態(tài)，獲取完整、高質(zhì)量的觀測資料。8.3 觀測終止遇球炸、探空儀故障（超出表2規(guī)定的時間）、雷達故障等情況時可終止觀測。8.4 重放球8.4.1當觀測獲取的可用數(shù)據(jù)未達500hPa，應(yīng)在規(guī)定時間（正點放球后75分鐘）內(nèi)

3、重放球。842觀測獲取的可用數(shù)據(jù)已達 500hPa,但時間不足10分鐘，應(yīng)在規(guī)定時間（正點放球 后75分鐘）內(nèi)重放球。8.4.3 遇有壓、溫、濕數(shù)據(jù)連續(xù)缺測或可信度差的時間超過規(guī)定要求（見表2）的，應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)重放球。844遇有近地層高空風(fēng)失測（海拔高度W 5500米），應(yīng)在正點放球后75分鐘內(nèi)用經(jīng)緯儀測風(fēng)（小球）的方法補測，確因天氣原因無法補測的，按失測處理。 當進行經(jīng)緯儀測風(fēng)（小球）時，事先做好經(jīng)緯儀架設(shè)，并進行水平、焦距、方位調(diào)整。 經(jīng)緯儀測風(fēng)氣球施放后，每分鐘采集仰角、方位角數(shù)據(jù)。第九章 觀測數(shù)據(jù)實時處理9.1 地面層要素值施放瞬間值作為地面層要素值。當氣溫W -10.0 C時，取探

4、空儀測得的濕度值為濕度瞬 間值。9.2 觀測原始數(shù)據(jù)的處理 觀測原始數(shù)據(jù)是指地面接收設(shè)備直接接收到的未經(jīng)任何人工或計算機自動質(zhì)量控制的來自探空儀器的壓、溫、濕及測風(fēng)數(shù)據(jù)。9.2.1 觀測原始數(shù)據(jù)存儲觀測原始數(shù)據(jù)必須實時存儲，存儲的數(shù)據(jù)包括施放前5分鐘內(nèi)的探空和測風(fēng)數(shù)據(jù)等。9.2.2 觀測原始數(shù)據(jù)的存儲格式和內(nèi)容由廠家提供，經(jīng)國務(wù)院氣象主管機構(gòu)審定。9.2.3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件由觀測原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成氣象要素值， 并與測站基本參數(shù)、 基值測定和瞬間地面氣象要素值一并存儲生成。其內(nèi)容與格式見附件B。9.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制9.3.1 自動質(zhì)量控制根據(jù)壓、溫、濕等曲線的正常趨勢， 剔除明顯錯誤值，并對曲線通過最

5、小二乘法多項式 曲線擬合進行平滑。9.3.2 人工質(zhì)量控制操作員應(yīng)實時監(jiān)控觀測數(shù)據(jù)， 通過歷史數(shù)據(jù)資料庫和數(shù)據(jù)的變化趨勢等對記錄進行對比 分析，啟動人工質(zhì)量控制模塊，刪除明顯錯誤值。9.4 觀測系統(tǒng)測量誤差訂正觀測系統(tǒng)的測量誤差必須進行訂正， 訂正方法由廠家提供， 經(jīng)國務(wù)院氣象主管機構(gòu)審定。9.5 使用定向天線 （雷達） 進行測風(fēng)時， 考慮到測站四周觀測環(huán)境對低仰角記錄造成的 影響，對可信度差的測風(fēng)數(shù)據(jù)應(yīng)進行剔除處理。9.6 計算項目及公式見附件 A。9.7 計算規(guī)定層輸出數(shù)據(jù)（內(nèi)容、格式見附件 B）9.7.1 規(guī)定等壓面規(guī)定等壓面為：地面， 1000，925，850，700，600，500，

6、400，300， 250， 200， 150， 100，70，50，40，30，20，15，10，7，5，3，2，1hPa。計算規(guī)定等壓面的時間、海拔高度、溫度、濕度、露點溫度、溫度露點差、風(fēng)向、風(fēng)速 和空間定位經(jīng)緯度偏差數(shù)據(jù)等。當某規(guī)定等壓面在測站海拔高度以下時，不進行計算。9.7.2 選取對流層頂 按以下順序和條件選擇第一（極地類）、第二（熱帶、副熱帶類）對流層頂：A）第一對流層頂（氣壓小于等于500hPa至氣壓大于150hPa之間選?。簻囟却怪边f減率w 2C /km氣層的最低高度，若此高度以上 2km （可跨越150hPa）及以內(nèi) 的任何高度與此高度間的平均溫度垂直遞減率也都w2C /

7、km,則此最低高度應(yīng)選為第一對流層頂。 第一對流層頂只能有一個， 如有幾個氣層都符合第一對流層頂條件， 則選取高度最低 的一個。B）第二對流層頂（氣壓小于等于150hPa至氣壓大于40hPa之間選?。呵闆r一：如果不存在第一對流層頂：溫度垂直遞減率w 2C /km氣層的最低高度，若此高度以上 2km及以內(nèi)的任何高度與此高 度間的平均溫度垂直遞減率也都w2C /km，則此最低高度應(yīng)選為第二對流層頂。情況二：如果存在第一對流層頂：在第一對流層頂以上存在一個厚度至少達1km、平均溫度垂直遞減率 3C /km的氣層，在該氣層以上又出現(xiàn)溫度垂直遞減率w2C /km的最低高度，假如此高度以上2km及以內(nèi)的

8、任何高度與此高度間的平均溫度垂直遞減率也都w2C /km ,則此最低高度也應(yīng)選為第二對流層頂。第二對流層頂也只能有一個 , 如有幾個氣層都符合對流層頂條件， 則選高度最低的一個。C）因記錄終止，擬選的對流層頂處以上的厚度不足2km時，將記錄終止時的溫度以干絕熱溫度遞減率（1 C /100m）遞減到2km厚度的位置處，其平均溫度垂直遞減率w2 C /km時，選為對流層頂，否則，不選取。D）對流層頂附近遇有記錄做缺測處理時，則不選取該對流層頂。 計算對流層頂?shù)臅r間、海拔高度、氣壓、溫度、濕度、露點溫度、溫度露點差、風(fēng)向、風(fēng)速和空間定位經(jīng)緯度偏差數(shù)據(jù)等。9.7.3 選取零度層零度層選擇條件：當施放瞬

9、間地面溫度不低于 0C時，高度最低的氣溫為 0C的氣層選為零度層。地面溫度為0C時，地面層選為零度層。 計算零度層的時間、海拔高度、氣壓、濕度、露點溫度、溫度露點差、空間定位經(jīng)緯度 偏差數(shù)據(jù)等。9.7.4 選取溫、濕特性層 溫、濕特性層是指溫度或濕度層結(jié)曲線的顯著轉(zhuǎn)折點。溫、濕特性層的選擇條件：地面層；終止層；對流層頂；對流層頂以下厚度大于 400米的等溫層的起始點和終止點； 對流層頂以下溫差大于 1度的逆溫層的起始點和終止點； 溫（或濕）缺測層起、止點，中間再任選一層；在110 100hPa之間，如果沒有溫、濕特性層，則應(yīng)在此范圍內(nèi)加選一層；凡在T InP坐標上，溫度變化曲線與已選溫、濕特性

10、層間的溫度線性內(nèi)插差值在第一個對流層頂以下超過1C,在第一個對流層頂以上超過 2C者，則在差值最大處補選一溫、濕特 性層；凡在 U InP 坐標上， 濕度變化曲線與已選溫、 濕特性層間的相對濕度線性內(nèi)插差值超過 15%者，則在差值最大處補選一溫、濕特性層；兩特性層的上層氣壓與下層氣壓比值小于 0.6 時，該兩特性層之間任意加選一層。 計算溫、濕特性層的時間、海拔高度、氣壓、溫度、濕度、露點溫度、溫度露點差、空 間定位經(jīng)緯度偏差數(shù)據(jù)等。9.7.5 量得風(fēng)層 量得風(fēng)層是指上、下兩計算分鐘的平均風(fēng)層。120分鐘，計算量得風(fēng)層的時間間隔為 1分鐘；2040分鐘計算量得風(fēng)層的時間間隔為 2分鐘； 40分

11、鐘以后， 計算量得風(fēng)層的時間間隔為 4分鐘。 量得風(fēng)層的時間為兩計算分鐘的平 均時間。遇有測風(fēng)數(shù)據(jù)連續(xù)失測或可信度差，按表3規(guī)定處理。9.7.6 規(guī)定高度層風(fēng)規(guī)定高度為：距地高度（ m）： 300， 600， 900；海拔高度（ km）： 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 5.5, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0, 10.5, 12.0,14.0其后每2km為一層。計算規(guī)定高度風(fēng)向、 風(fēng)速和空間定位經(jīng)緯度偏差數(shù)據(jù)等。 當某規(guī)定高度在測站海拔高度 以下時，不進行計算。9.7.7 選取最大風(fēng)層最大風(fēng)層選擇條件：高度在 500hPa以上（進行經(jīng)緯

12、儀小球測風(fēng)時，其高度為5500m）,從某一高度開始至某一高度結(jié)束，出現(xiàn)風(fēng)速均大于30m/s的大風(fēng)區(qū)，在該大風(fēng)區(qū)中，風(fēng)速最大的氣層為最大風(fēng)層。 在該大風(fēng)區(qū)中， 有兩個或以上風(fēng)速相同的最大風(fēng)層時， 則選取高度最 低的一層作為最大風(fēng)層。在某大風(fēng)區(qū)以上， 又出現(xiàn)符合上述條件的大風(fēng)區(qū)， 且其最大風(fēng)速與前一大風(fēng)區(qū)后出現(xiàn)的 最小風(fēng)速之間的差值在10m/s或以上時，則該大風(fēng)區(qū)中風(fēng)速最大層也選為最大風(fēng)層。當某一 “大風(fēng)區(qū)”中的最大風(fēng)速與前一大風(fēng)區(qū)后的 “大風(fēng)閉合區(qū)” 中出現(xiàn)的最小風(fēng)速之 間的差值雖小于10m/s，但該最大風(fēng)速層次為整份記錄中所有量得風(fēng)層的風(fēng)速最大值，作為 特殊情況，該風(fēng)速最大的層次補選為最大風(fēng)層

13、。當大風(fēng)區(qū)跨越500hP（5500m時，該大風(fēng)區(qū)內(nèi)無論風(fēng)速最大的層次出現(xiàn)在500hPa（5500m）及以上或以下時，該風(fēng)速最大的層次也選為最大風(fēng)層。遇有記錄缺測時，按實有記錄選取。 計算最大風(fēng)層的時間、海拔高度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、空間定位經(jīng)緯度偏差數(shù)據(jù)等。9.7.8 選取高空風(fēng)特性層 高空風(fēng)特性層是指風(fēng)速、風(fēng)向變化曲線的顯著轉(zhuǎn)折點。風(fēng)特性層選擇條件：地面層；施放終止層；凡在S （風(fēng)速）-InP坐標上，風(fēng)速變化曲線與已選風(fēng)特性層間的風(fēng)速線性內(nèi)插差值超過5m/s者，則在差值最大處補選一風(fēng)特性層；凡在D （風(fēng)向）一InP坐標上，風(fēng)向變化曲線與已選風(fēng)特性層間的風(fēng)向線性內(nèi)插差值超過 10者，在差值最大處

14、補選一風(fēng)特性層；計算風(fēng)特性層的氣壓、溫度、濕度、露點溫度、溫度露點差、空間定位經(jīng)緯度偏差數(shù)據(jù) 等。9.7.9 雷達單獨測風(fēng)雷達單獨測風(fēng)是指氣球不攜帶探空儀，由雷達跟蹤應(yīng)答器進行高空風(fēng)觀測的方法。雷達單獨測風(fēng)的量得風(fēng)層計算方法與綜合觀測相同。通過雷達獲取的仰角、斜距值求取高度計算分鐘距測站平面的幾何高度，對所得的幾何高度進行大氣折射訂正、 地球曲率訂正和位勢m與幾何m換算，得到高度計算分鐘距海平面的 位勢高度（計算公式見附件 A）。通過高度計算分鐘和位勢高度，繪制時間一一高度曲線圖。雷達單獨測風(fēng)規(guī)定等壓面高度取自 24小時及以內(nèi)最接近的探空綜合觀測規(guī)定等壓面高 度。根據(jù)規(guī)定等壓面高度和各規(guī)定高度

15、， 在時間高度曲線圖上求取各規(guī)定等壓面和各規(guī) 定高度的時間，并計算規(guī)定等壓面和規(guī)定高度的風(fēng)向、風(fēng)速和空間定位經(jīng)緯度偏差等數(shù)據(jù)。如果前24小時內(nèi)綜合觀測缺測或其終止高度低于本次雷達單獨測風(fēng)終止高度時，雷達單獨測風(fēng)規(guī)定等壓面高度則用該等壓面的平均高度代替。當某規(guī)定等壓面、規(guī)定高度在測站海拔高度以下時，不進行計算。9.8數(shù)據(jù)傳輸按世界氣象組織（WMO和國務(wù)院氣象主管機構(gòu)要求，實時傳輸高空壓、溫、濕、風(fēng)報 告電碼，秒級觀測數(shù)據(jù)，全月觀測歸檔數(shù)據(jù)，氣候月報、觀測數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)質(zhì)量考核數(shù)據(jù)等。9.9特殊情況處理991壓溫濕數(shù)據(jù)其中之一連續(xù)缺測或可信度差，按表2規(guī)定進行處理：表2:壓溫濕數(shù)據(jù)連續(xù)缺測或可信度差處

16、理規(guī)定要素500hPa及以下500hPa以上缺測或可信度差時間厶t（分）規(guī)定缺測或可信度差時間厶t（分）規(guī)定氣壓 t 5按前后趨勢擬合連線 t 5重放球 t 7不管溫度記錄是否正常，位勢高 度只計算到可靠氣壓記錄為止。如后來同時又有可靠的氣壓、 溫 度記錄岀現(xiàn)，可繼續(xù)整理規(guī)定等 壓面溫度、濕度記錄（缺測位勢 高度），氣壓缺測段加補缺測特 性層。溫度 t 2按前后趨勢擬合連線 t w 3按前后趨勢擬合連線2 t w 5按前后趨勢擬合連線，供計算厚度和系統(tǒng)誤差訂正用，溫度數(shù)據(jù)作缺測處理3 5重放球 t 7不管氣壓記錄是否正常，位勢高 度只計算到可靠溫度記錄為止。如后來同時又有可靠的氣壓、 溫 度記

17、錄岀現(xiàn)，可繼續(xù)整理規(guī)定等 壓面溫度、濕度記錄（缺測位勢 高度），溫度缺測段加補缺測特 性層。濕度 t w 2按前后趨勢擬合連線 t w 3按前后趨勢擬合連線2 t w 5按前后趨勢擬合連線，供計算厚度和系統(tǒng)誤差訂正用，濕度數(shù)據(jù)作缺測處理3 5重放球（若缺測層無云且前一 時次同等高度平均濕度低于 30%寸，可不重放球。按前后 趨勢擬合連線，供計算厚度和 系統(tǒng)誤差訂正用，濕度記錄作 缺測處理。） t 7濕度記錄只整理到有可靠濕度記錄為止，其它照常整理（濕度按1%十算）壓溫濕數(shù)據(jù)連續(xù)缺測或可信度差的記錄處在500hPa上下時，按500hPa以下規(guī)定處理。992測風(fēng)數(shù)據(jù)連續(xù)失測或可信度差，按表3規(guī)定處

18、理:表3 :測風(fēng)數(shù)據(jù)連續(xù)失測或可信度差處理規(guī)定時間范圍0 t w 20 （分）20 t w 40 （分）40 2 t 3 t 5規(guī)定數(shù)據(jù)照常計算處理作缺測處理數(shù)據(jù)照常計算處理作缺測處理數(shù)據(jù)照常計算處理作缺測處理993規(guī)定高度、規(guī)定等壓面或?qū)α鲗禹數(shù)娘L(fēng)遇有失測（或記錄終止）時的代替范圍按表4規(guī)定處理表4:量得風(fēng)層遇有失測時規(guī)定層風(fēng)的代替范圍規(guī)定規(guī)定咼度w 900m （距地） 900m （距地）且w 6000m （海拔） 6000m （海拔）代替范圍 100m 200m 500m9.9.4氣球出現(xiàn)下降后又上升的情況時，應(yīng)將重疊部份的記錄刪除。9.9.5當出現(xiàn)高空溫度w -60.0 C的層次時，該層

19、次以后的規(guī)定等壓面、特性層、對流 層頂?shù)炔辉偾笕÷饵c溫度。9.10實時觀測存檔數(shù)據(jù)文件9.10.1存檔文件的種類a. 數(shù)據(jù)文件：包括測站參數(shù)、探空儀參數(shù)、基值測定、施放瞬間地面要素值、終端接收 到的原始數(shù)據(jù)等。b. 各規(guī)定層、特性層和零度層、對流層頂、最大風(fēng)層以及空間定位經(jīng)緯度偏差數(shù)據(jù)等規(guī) 定輸出數(shù)據(jù)文件。c. 報文文件、報表文件和氣象資料信息化文件。d. 各類自定義內(nèi)容的輸出文件（包括秒數(shù)據(jù)文件、全月數(shù)據(jù)上傳文件等）。9.10.2文件命名及內(nèi)容格式（存盤數(shù)據(jù)文件名、內(nèi)容、格式詳見附件B、C D）。9.11資料預(yù)審高空氣象觀測站獲取的資料在站內(nèi)要進行預(yù)審。預(yù)審的目的是檢查觀測數(shù)據(jù)是否有錯誤或異常，盡可能在數(shù)據(jù)文件傳出前得到更正。預(yù)審主要采用氣象要素及其計算結(jié)果（如等壓面、對流層頂?shù)龋┑臅r空變化和天氣現(xiàn)象、天氣形勢作為依據(jù)，進行人工或計算機軟件邏輯 判斷。第十章報告電碼編制及傳輸10.1高空氣象綜合觀測每次觀測，在規(guī)定時間內(nèi)編發(fā)高空壓、溫、濕風(fēng)報告電碼（TTAATTBB TTCC TTDD和高空風(fēng)報告電碼（PPBB PPDD、空間定位經(jīng)緯度偏差信息，并發(fā)送 狀態(tài)文件、秒級觀測數(shù)據(jù)文件