提高L 波段高空气象探测资料质量审核分析

薛 梅,魏新华,涂 明

（1.黑龙江省气象信息中心，黑龙江 哈尔滨150030；

2.黑龙江省大气探测技术保障中心，黑龙江 哈尔滨150030）

1 引言

GFE(L)型雷达-GTS1 型数字式电子探空仪高空气象探测系统，简称L 波段高空气象探测系统。 此系统与59-701 雷达探测系统相比较，具有基值测定方便快捷、操作系统自动化、数据准确率高、记录审对多样等多方面的特点和优势，提高了人员的效率，减少了探测数据的出错率。 但在实际运用中还会出现一些情况和问题， 为进一步提高L 波段高空气象探测资料的数据质量， 为气象防灾减灾及社会各部门提供更好的气象信息保障，为此进行探讨和分析。

2 放球前参数数据的审核

探空仪的参数、基测值和施放瞬间观测记录是L波段探测系统所需的地面数据。 此系统有部分需手动来观测和输入， 要求操作员输入正确的参数及观测数据，才能确保当次探测数据资料的准确性。

2.1 探空仪参数文件的校对

检查探空仪参数文件主要是: 系统接收到的探空仪序列号与正在使用的是否一致; 与厂家提供的参数文件是否相同;dT0、dR0 是否按基测箱的T0、R0的值输入,如不正确应及时修改，否则会直接影响探测数据处理的精准性。

2.2 基测值记录的审核

为确保施放合格的探空仪， 对基值测定数据进行正确的输入非常重要，不合格的探空仪不得施放。基值测定数据：干球温度、相对湿度、气压等要素要正确输入，三个要素的变量要严格控制,温度：-0.4 ℃≤Δt≤0.4 ℃；气压：-2 hPa≤ΔP≤2 hPa；湿度：-5%≤Δu≤5%。 应注意的是探空仪合格后切记关闭“基测”开关，当再按“地面参数”按钮时需重新输入新的基测值。

2.3 瞬间观测数据的输入

地面瞬间观测数据在放球前5 min 内进行。读取气压值、气压表附温、干湿球温度；云量、云状、地面风向、风速及天气现象等数据,需要仔细观测、精确输入地面数据。 软件会自动根据台站参数中设定的参数对干湿球温度、气压表读数进行器差订正。 一般而言,基值测定和施放瞬间观测因观测时间不同，温、湿度可能存在差异, 但气压和气压附温则不会差异较大。 施放瞬间观测项的气压附温值 （特别在春夏秋季）与干球温度有较大不同时, 就要与地面观测的数据记录比较,有时是瞬间观测气压和气压附温读数有误造成的，审核时发现有气压附温误读5-10 ℃的现象，应及时修改，否则就会造成整个探测记录误差。

云量、云状的输入要规范，总云量、低云量和高低云状要相符，如有矛盾，就要检查是否输错。 天气现象要与云、能见度等现象相符合。

3 探测过程中记录的审核分析

L 波段高空气象探测雷达是接收大气温、 压、湿数据和追踪气球空间位置的主要设备， 探测数据记录的准确度是由雷达的精确度决定的。 为了使系统处理数据时减少曲线飞点、疑点等错误数据的出现，从而保证准确接收和处理压、温、湿数据，应保证雷达时时处于良好的工作状态，足够的系统带宽、较好的灵敏度和频率特性，才能提高测得压、温、湿数据的可靠性，从而提高高空探测资料的质量。

3.1 放球时间的校对

常规定时高空气象探测正点放球时间为北京时01时15 分、07时15 分、13时15 分、19时15 分,不得提前施放。 遇有恶劣天气或其它原因, 只能延时放球,但也不得超过正点后75 min。 所以,需查看高空报表的施放时间。 当施放气球时,如果没有及时按“确定”键,则放球时间需要订正, 确认值班人员是否早按或迟按，可以根据瞬间地面第一个气压值来判断，以免造成放球时间不准确。

3.2 探空数据的审核

要获得高质量的高空探测资料， 除了要求高性能的雷达接收设备、 准确度较高的测量仪器及精确度较高的检定外， 数据终端处理的正确与否也是十分重要的技术环节。

探空数据的审核主要以修改、删除曲线飞点、升速异常处理为重点分析。

（1）删除曲线飞点。 探空仪施放后，观测到的记录曲线信号弱，飞点多，以致造成高度、温度、湿度数据及特性层的选取错误的原因很多， 主要有频率漂移、外来信号干扰、雷达跟踪异常或天气状况异常等原因。 若飞点删除不尽，就会影响数据的准确。 由于探空曲线飞点没删除，将错误值选为特性层，造成高表-14 中特性层记录选取错误。 放球过程中，对于自动修改功能无法纠正的温、压、湿乱点，可利用手动修改探空曲线，但应谨慎使用手动修改或移动飞点。

（3）探空气球是否超升速，应看气球升速的轨迹图。 探空球从某一等压面内开始至观测终止的平均升速不在150 m/min-600 m/min，即为超升速。若升速出现异常，则应按要求逐点往下移，直到升速在正确范围内。

3.3 测风数据的分析

测风数据是由每个整分钟点及其前后2 s 的数据平均而得到的,主要是查看风层风向和风速数据变化是否有规律。 首先要查看各分钟的仰角、方位角、斜距的变化是否是渐进的，有规律的。 各分钟参与计算的5 s 内记录有无突变， 再利用软件中的功能, 检查各量得风层风的计算是否正确。 量得风层的各风向、风速有误，会导致最大风层的选取错误，应及时删除、修改变异，以确保测风数据准确无误。

审核中出现过某分钟斜距读数突然变小， 造成量得风层风速突变而被选为最大风层。 值班员疏忽没发现记录异常，造成了记录表、报表最大风层选取错误。

4 探测终止层选取的分析审核

终止层数据的审核顾名思义主要是正确选取终止层。 因为L 波段雷达探测系统能达到1 min 近60个点的数据采集密度, 加上气压值时常保持不变,这就需要通过“探空数据查询”全面结合温度趋势、湿度的跳变情况以及球坐标的仰角、 高度变化因素来综合判断终止层选择是否是最小气压值点。 一般而言,测风秒数据高度开始持续下降, 温度、湿度无明显突变，气压值最小点处时间,就是探测的终止时间。

审核中发现特性层及最大风层的选取错误，其中一个原因是因探空终止点时间判定有误造成的。

另外，探测结束后，退出放球软件后切记不要再按放球开关，因软件是可以操控雷达的，不小心又运行了放球软件时，应立即直接退出，否则此次数据将清零，造成数据丢失，损失将无法挽回。

5 各要素间的矛盾处理及质检程序中存在的疑问

5.1 各要素间的矛盾处理

新型数字式探空仪数据是按浮点 （小数点后6位）来运算的，提高了探测数据的精度和采样率。 但大部分数据的显示只要求精确到整数位或保留小数点后一位，因此软件中出现下列记录中等压面、对流层顶、大风、特性层重合时，或时间一致，高度、气压不一致；或气压一致，时间、高度不一致；或其它要素之间的矛盾记录属于正常，以软件处理为准。

（1）某一特性层的气压与规定等压面上的某层气压相等，但该特性层上的温度、湿度等要素值与规定等压面上对应层上的要素值有一项或多项有微小出入；

（2）选取特性层的温度为零度的，该特性层气压与零度层的气压有可能不同；

（3）某一对流层的气压与规定等压面上的某层气压相等，但该对流层上的温度、湿度等要素值与规定等压面上对应层上的要素值有一项或多项有微小出入。

5.2 G 格式文件质检程序存在的疑问

在审核G 格式（高空全月观测数据归档格式）数据中，某次观测质检程序出现以下提示：

（1）CC 01 20 DLC-2 150/13715/-48.5 p （气压）选择错误。

（2）CC 01 20 DLC-2 150/13715/-48.5 P/H/T/Td 等要素与规定层要素不一致等。

G 格式质检程序出现第二对流层顶气压与规定等压面上气压相等，但该对流层上的高度、温度、湿度等要素值与规定等压面上对应层上的要素值有出入，应属正常，以软件处理为准。 若要素值与规定等压面上对应层上的要素值相差大， 就是观测记录有误了。

6 结语

综上所述,尽管L 波段高空探测系统具有操作简便与高度智能化等优点， 提高了探测资料审核的效率和质量, 但仍需要深入细致的对基值测定数据、施放瞬间数据、探空和测风数据采集及处理、终止层确定及各要素间矛盾处理等多方面出现的情况进行分析和研究,发现问题及时解决，最大限度的保证出站记录和报表的合格和准确,这有助于进一步提高高空气象探测数据的质量，并为气候、天气预报等各部门提供精准的数据保障。