戴麗瓊 黃祖輝 吳立新

摘要: 根據(jù)?？诟呖諝庀筇綔y站L波段雷達(dá)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(fēng)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(dá)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(yù)報、氣候分析和科學(xué)研究提供準(zhǔn)確可靠的高空氣象情報和資料。

關(guān)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(xiàn)標(biāo)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(wù)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(yīng)用于高分辨率數(shù)值預(yù)報,在氣象防災(zāi)減災(zāi)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(shè)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(zhǔn)確性[4-8]。根據(jù)筆者多年的預(yù)審經(jīng)驗,結(jié)合對海口探測站L波段雷達(dá)探測記錄預(yù)審中出現(xiàn)的問題,總結(jié)分析了L波段雷達(dá)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(yù)報、氣候分析提供準(zhǔn)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(fēng)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(shè)置發(fā)報參數(shù)”中的站名代號、報文標(biāo)志。臺站常量參數(shù)的設(shè)置正確與否,直接影響到探測數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性,需認(rèn)真仔細(xì)選擇、填寫?！皡?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(yán)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?？墒褂梅秶?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(yù)審時一定要認(rèn)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(fēng)等數(shù)據(jù)[4,10]。必須認(rèn)真觀測、準(zhǔn)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(fēng)也是瞬間觀測的數(shù)據(jù),它包括風(fēng)向和風(fēng)速的觀測,海口站的地面風(fēng)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(fēng)讀數(shù)錯誤[11-13],而地面的風(fēng)向、風(fēng)速與0.5 min量得風(fēng)層的風(fēng)向、風(fēng)速比較接近,審預(yù)時可通過比較地面風(fēng)與0.5 min量得風(fēng)層的風(fēng)來判定數(shù)據(jù)是否正確。

2施放點的審核

L波段雷達(dá)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(yīng)盡量選擇雷達(dá)便于自動跟蹤的下風(fēng)方向[14-17]。一般臺站都有2～3個放球點,若不在默認(rèn)的施放點放球時,須在“空中風(fēng)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(fēng)層的風(fēng),從而導(dǎo)致近地面的規(guī)定等壓面或規(guī)定高度上的風(fēng)錯誤。預(yù)審時可通過查看每秒球坐標(biāo)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(fēng)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(yīng)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(yù)審時一定要仔細(xì)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(jìn)行放球時間訂正。預(yù)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(dá)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(yīng)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(fēng)數(shù)據(jù)

(1)量得風(fēng)層的風(fēng)向和風(fēng)速變化是否有規(guī)律。L波段雷達(dá)的測風(fēng)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(fēng)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(fēng)隨高度變化曲線”、“球坐標(biāo)曲線”、“處理前后球坐標(biāo)對比圖”等,檢查各量得風(fēng)層的風(fēng)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(fēng)秒數(shù)據(jù)的合理處理。下面以?？谡疽环莘轿惶兊挠涗洖槔f明數(shù)據(jù)的合理性。

L波段雷達(dá)探測系統(tǒng)業(yè)務(wù)操作手冊規(guī)定:參與量得風(fēng)層風(fēng)向、風(fēng)速計算的球坐標(biāo)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(yīng)該剔除,準(zhǔn)確而又合理的處理應(yīng)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(dāng)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(biāo)曲線中的“修改球坐標(biāo)數(shù)據(jù)”將正確的數(shù)據(jù)人工輸入進(jìn)去。這樣計算出來的量得風(fēng)層的風(fēng)向、風(fēng)速才是準(zhǔn)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(yīng)再結(jié)合測風(fēng)秒數(shù)據(jù)的高度變化來作出準(zhǔn)確的判斷。一般情況下,測風(fēng)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(dāng)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(dāng)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(zhǔn)確。

(2)仰角低于測站“雷達(dá)仰角確定值”的處理。當(dāng)仰角從某分鐘開始低于 “雷達(dá)仰角確定值”,而后又回升到其值以上,測風(fēng)記錄照常處理;當(dāng)仰角從某分鐘開始低于“雷達(dá)仰角確定值”直至球炸分鐘,測風(fēng)記錄則只處理到等于或大于“雷達(dá)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(dāng)測風(fēng)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(dá)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(yù)審人員認(rèn)真細(xì)致地工作,預(yù)審人員要把好出站記錄的最后一道質(zhì)量關(guān)。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(shè)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(fēng)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(zhǔn)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(yīng)按規(guī)范要求適當(dāng)?shù)丶右匀斯じ深A(yù),保證出站記錄和報表合格,為天氣預(yù)報和歷史資料提供準(zhǔn)確的高空氣象探測資料。

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