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A1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；測風海拔高度以定向天線光電軸中

2、心或經(jīng)緯儀鏡筒的海拔高度為基準；衛(wèi)星導航定位測風系統(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、風向風速及云狀、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)重放球。8.4.2 觀測獲

3、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。8.4.4 遇有近地層高空風失測（海拔高度W5500米），應(yīng)在正點放球后75分鐘內(nèi)用經(jīng)緯儀測風（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（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-10.0C時，取探空儀測得的濕度值為濕度瞬間值。

4、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Bo9.3 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，并對曲線通過最小二乘法多項式曲線擬合進行平滑。9.3.

5、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，對可信度差的測風數(shù)據(jù)應(yīng)進行剔除處理。9.6 計算項目及公式見附件Ao9.7 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，1000,925,850,700,600,500,400,300,250,200,150,100,70,50,40

6、,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、風向、風速和空間定位經(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500hPaS氣壓大于150hP眨間選取）：溫度垂直遞減率w2C/km氣層的最低高度，若此高度以上2km（可K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/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

7、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150hPaS氣壓大于40hP眨間選?。呵闆r一：如果不存在第一對流層頂：溫度垂直遞減率w2C/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，

8、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（1C/100m）遞減到2km?度的位置處，其平均溫度垂直遞減率w2C/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、風向、風速和空間定位經(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

9、、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110100hP眨間，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-lnP坐標上，溫度變化曲線與已選溫、濕特性層間的溫度線性內(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IPlnP坐標上，濕度變化曲線與已選

10、溫、濕特性層間的相對濕度線性內(nèi)插差值超過15%T,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 量得風層量得風層是指上、下兩計算分鐘的平均風層。120分鐘，計算量得風層的時間間隔為1分鐘；2040分鐘計算量得風層的時間間隔為2分鐘；40分鐘以后，計算量得風層的時間間隔為4分鐘。量得風層的時間為兩計算分鐘的平均時間。遇有測風數(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)定高度層風規(guī)定高度為：距地高度（m）:300,6

11、00,900;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一層。計算規(guī)定高度風向、風速和空間定位經(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 選取最大風層最大風層選擇條件：高度在500hPa以上（進行經(jīng)緯儀小球測風時，其高度為5500m）,從某一高度開始至某一高度結(jié)束，出現(xiàn)風速均大于30m/s的大風區(qū)，在該大風區(qū)中，風速最大的氣層為最大風層。在該大風區(qū)中，有兩個或以上風速相同的最大風層時，則選取高度最低的一層作為最大風層。在某大風區(qū)以上，又出現(xiàn)符

12、合上述條件的大風區(qū)，且其最大風速與前一大風區(qū)后出現(xiàn)的最小風速之間的差值在10m/s或以上時，則該大風區(qū)中風速最大層也選為最大風層。當某一“大風區(qū)”中的最大風速與前一大風區(qū)后的“大風閉合區(qū)”中出現(xiàn)的最小風速之間的差值雖小于10m/s,但該最大風速層次為整份記錄中所有量得風層的風速最大值，作為特殊情況，該風速最大的層次補選為最大風層。當大風區(qū)跨越500hPa5500m時，該大風區(qū)內(nèi)無論風速最大的層次出現(xiàn)在500hPa（5500m）及以上或以下時，該風速最大的層次也選為最大風層。遇有記錄缺測時，按實有記錄選取。計算最大風層的時間、海拔高度、氣壓、風向、風速、空間定位經(jīng)緯度偏差數(shù)據(jù)等。9.7.8 選取

13、高空風特性層高空風特性層是指風速、風向變化曲線的顯著轉(zhuǎn)折點。風特性層選擇條件：地面層；施放終止層；凡在S（風速）-lnP坐標上，風速變化曲線與已選風特性層間的風速線性內(nèi)插差值超過5m/s者，則在差值最大處補選一風特性層；凡在D（風向）一lnP坐標上，風向變化曲線與已選風特性層間的風向線性內(nèi)插差值超過10。者，在差值最大處補選一風特性層；計算風特性層的氣壓、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)9.7.9 雷達單獨測風雷達單獨測風是指氣球不攜帶探空儀，由雷達跟蹤應(yīng)答器進行高空風觀測的方法。雷達單獨測風的量得風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

14、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mW幾何啾算，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，在時間一一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)定高度的風向、風速和空間定位經(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終止高度時，雷達單獨測風規(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

15、，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9.9.1 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)缺測或可信度差處理規(guī)定要素500hPa及以下500hPa以上缺測或可信度差時間!（分）規(guī)定缺測或可信度差時間t（分）規(guī)定氣壓tW5按前后趨勢擬合連線t5重放球t7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、溫度記錄出現(xiàn)，可繼續(xù)整理規(guī)定等壓面溫度、濕度記錄（缺測位勢高

16、度），氣壓缺測段加補缺測特性層。溫度t2按前后趨勢擬合連線t3按前后趨勢擬合連線2At5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3At5重放球t7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、溫度記錄出現(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t2按前后趨勢擬合連線t3按前后趨勢擬合連線2At5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3At5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

17、記錄作缺測處理。）t7濕度記錄只整理到后可靠濕度記錄為止，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。9.9.2 測風數(shù)據(jù)連續(xù)失測或可信度差，按表3規(guī)定處理:表3:測風數(shù)據(jù)連續(xù)失測或可信度差處理規(guī)定時間范圍0t20（分）20t2t3t5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9.9.3 規(guī)定高度、規(guī)定等壓面或?qū)α鲗禹數(shù)娘L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:量得風層遇有失測時規(guī)定層風的代替范圍規(guī)定規(guī)定局度&900m（距地）900m（距地）且w6000m（海拔）600

18、0m（海拔）代替范圍士100m200m500m9.9.4 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-60.0C的層次時，該層次以后的規(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、CD）。9.11 資料預審高空氣象觀測站獲取的資料在站內(nèi)要進行預審。預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、濕風報告電碼（TTAATTBBTTCCTTDD和高空風報告電碼（PPBBPPDD、空間定位經(jīng)緯度偏差信息，并發(fā)