高空报文传输常见问题及处理方法

对全国三年来高空传输报文情况进行分析,指出报文传输过程中常见出错环节及问题,提出处理方法及应对措施,为高空气象业务观测员提供实用参考经验,确保报文传输的准确性和时效性,达到提高高空气象业务质量的目的。     

百色高空气象探测报文质量提高方法研究

按照中国气象局推行的以“高空探空和测风报文的到报情况”、“报文资料达到最高标准层情况”、“报文资料与初估场均偏差情况”等几方面对高空气象观测报文质量进行系统性评估的方法,对百色站高空气象观测报文的质量进行统计、分析。从中得出制约高空气象探测报文质量提高的关键问题,并提出相应的有针对性的解决方法。     

山东省气象通信网络业务运行及监控系统

介绍了山东省气象信息网络业务运行和监控系统的构成及其主要功能,该系统可以完成地面和高空气象信息、加密观测、气象灾情、紫外线、空气质量以及地面观测月报等报文的发送、转发,并对报文发送转发运行情况的实时自动监控.     

呼和浩特高空站报文资料质量分析

根据2003年以前世界气象组织全球气象观测质量通报结果和2004年以后中国气象局大气探测中心按月发布的全国各高空站报文资料的质量评估报告，分析研究呼和浩特高空站近年各月各规定等压面观测资料的月平均偏差和个别异常记录造成的偏差，找出产生异常记录的原因和解决问题的办法，并提出一种可应用于台站或审核检查可能出现偏差记录的方法。     

对使用L波段气象探测雷达的探讨

介绍了使用L波段新一代高空气象探测雷达的三个新方法：①如何解决L波段新一代高空气象探测雷达丢球的问题;②L波段新一代高空气象探测雷达及配套系统所测得的高空气象资料进行统计检验问题;③对高空气象信息资料及报文编报形式及资料传输方式的创新。     

气象报文编发监控报警系统设计

为提高气象报文的编发质量和时效,研制了新乡市气象报文编发监控报警系统。该系统包括气象报文数据库设计、智能语音报警、编发报文、查询报文4个功能模块。通过编发报文模块,预报员能迅速编写气象报文,并自动完成报文的上传和下发;系统具有一定纠错能力,还可对发出的气象报文自动登记备案。     

L波段气象探测网运行监控系统设计

L波段气象探测网监控系统用来监视包括L波段探空设备与探空数据在内的全国高空气象探测网总体运行情况。基于L波段探空系统提供的监控信息与探空资料,结合业务运行经验与用户需求建立L波段高空气象探测网监控系统。运行结果表明:利用L波段高空监视系统,结合探空资料质量检查,能够及时发现探空系统存在的问题;高空监视系统有助于全面掌握全国探测网系统设备的运行状况,保障高空探测网稳定运行,提高气象探空数据质量,业务效果显著。但是在探空质量评估中也发现位势高度、温度以及风向与风速变化阈值存在控制过严的现象,需要加以改进,以避免虚警次数过多。     

气象报文编发监控报警系统设计

为提高气象报文的编发质量和时效,研制了新乡市气象报文编发监控报警系统.该系统包括气象报文数据库设计、智能语音报警、编发报文、查询报文4个功能模块.通过编发报文模块,预报员能迅速编写气象报文,并自动完成报文的上传和下发;系统具有一定纠错能力,还可对发出的气象报文自动登记备案.     

气象信息传输质量发布系统的开发

现代化气象业务要求高质量的网络传输,对网络传输出现的问题早发现、早处理是网络管理的重要环节,其实际意义重于事后的补救手段。自动化、模块化的高时效的监测网络报文传输监控系统是实现网络报文传输情况监控的重要手段。本文介绍了吉林省气象信息传输质量发布系统中的一部分（自动站传输质量发布系统）的设计思路、系统结构与功能实现,及主要的设计开发方法。     

基于SMS技术的气象报文监控设计与实现

该文简要介绍了如何利用SMS（ShortM essage Service）短信业务技术实现对台站气象报文的实时监控和自动报警。同时,提出通过临近24 h值守国家基准站、基本站和上级业务主管部门组建监控网络,严密掌握区域内的所有气象报文传输状况,能够达到最快发现报文传输状态异常,有效降低报文缺报率的目的。     

北斗探空系统研发及其测风性能初步分析

高空气象观测是综合气象观测系统的重要组成部分,对天气预报、气候变化等业务科研具有重要的作用。基于北斗卫星导航系统研发了北斗探空仪及地面接收系统,目前试验样机生产已初步完成。北斗探空仪可采取单北斗、单GPS、北斗与GPS混合定位测风等3种测风模式,试验结果表明:北斗探空仪采用混合定位测速方式测风与GPS标准探空仪相比, 北向速度标准差为0.05 m·s-1,平均偏差为-0.05 m·s-1; 东向速度标准偏差为0.03 m·s-1, 平均偏差为-0.01 m·s-1; 高度标准偏差为6.88 m,平均偏差为7.48 m。北斗探空仪测风性能与GPS探空仪相当。     

气溶胶激光雷达和无线电探空观测边界层高度的对比分析

利用北京地区2017年11月至2018年1月连续3个月的激光雷达资料和无线电探空数据,按照清洁天、污染天和多云天3种天气条件,对大气边界层高度的计算方法和结果进行对比分析。结果表明,基于激光雷达消光系数的梯度法、标准差法和小波法都能够较好地提取边界层高度。清洁天标准差法计算的边界层高度高于梯度法和小波法,08:00（当地时间,下同）和20:00由无线电探空得到的清洁天边界层高度平均值分别为1176 m和1224 m。污染天标准差法的计算结果要低于梯度法和小波法,污染天无线电探空得到的边界层高度平均值约为956 m,和清洁天相比降低了两百多米,重污染时最低降低至562 m,逆温层高度和PM2.5浓度具有明显的反相关关系。有云时,梯度法和小波法确定的边界层高度和云高非常接近,标准差法计算的结果略低。总体而言,气溶胶激光雷达计算的边界层高度随着污染等级的提高没有明显的降低趋势,相反在重度污染情况下反而有所增加,这可能是由于污染物的不断堆积导致的。梯度法确定的边界层高度易受到污染物传输过程的影响,略高于逆温层高度。另外,激光雷达确定的边界层高度受到残留层影响时,也会高于逆温层。     

风廓线雷达反演大气比湿廓线的初步试验

基于湍流散射理论,运用边界层风廓线雷达 (WPR) 联合RASS (Radio Acoustic Sounding System), GPS/PWV (Global Position System/Precipitable Water Vapor) 进行全遥感系统的大气比湿廓线反演试验,并对影响因子进行分析。利用2011年8—9月云南大理综合探测试验数据的反演结果与探空数据进行比较分析,结果表明:WPR联合探空的温度廓线和起始边界比湿 (q₀) 反演大气比湿廓线,与探空大气比湿廓线相比具有相同的变化趋势,标准差为0.84 g·kg-1,误差随高度增加呈递增趋势;WPR联合RASS, GPS/PWV数据反演大气比湿廓线,与探空大气比湿廓线的标准差为0.85 g·kg-1。参加反演的数据中,折射指数结构常数C_n2与谱宽σ_turb2对反演影响最大,反演算法中大气折射指数梯度M符号的判断对反演精度也有较大影响。     

时间加密探空观测对分析和预报质量的敏感性研究

探空观测是气象资料同化中最基本的常规观测资料,对同化分析和预报的有效改善具有重要作用。由于现有探空观测站的空间分辨率较低,分布不均匀,且每日仅有两次观测,数量偏少,限制了其分析场对中小尺度大气状态的准确再现能力。自我国L波段雷达-数字探空仪更新换代以来,探空观测具备了获取每日4次、垂直分辨为秒级和分钟级的大气廓线资料。本文利用WRF中尺度数值模式,通过06时（世界时,下同）加密探空资料和12时常规探空资料的有效同化,研究分析了时间加密探空观测资料对同化分析和预报质量的敏感性影响。结果表明：同化06时的时间加密探空资料的午后暴雨预报质量优于12时常规探空观测。具体而言,同化06时的时间加密探空资料预报的大雨和暴雨的预报技巧高于12时常规探空资料;位势高度、温度和风场等预报场的均方根误差在高层的改进效果更加明显;06时的时间加密探空资料的同化对高层的高空急流和低层的水汽通量散度的预报质量贡献更大。批量试验进一步证实了有效同化时间加密探空资料对分析和数值预报效果改进的积极意义。     

气象装备保障效能评估技术

随着气象部门装备保障业务重要性的不断提高,开展装备保障评估方法的研究,对保障质量进行科学评价成为一个新的课题。就监控、维护和维修3个装备保障子业务分别建立了各自的评估体系,还利用监控、维护和维修业务的独立性,提出了根据业务单位职责的组成,使用监控率、故障率和维修率三者的加权平均值评估装备保障综合效能的方法,对建立装备保障业务的考核体系有一定的参考借鉴意义。     

中国L波段探空湿度观测资料的质量评估及偏差订正

L波段探空观测资料无论在天气预报还是数值预报中均为最基本和最重要的一类数据,而其湿度观测资料的质量对同化分析及降水预报有直接影响。通过用L波段探空湿度观测资料与不同类型的其他观测反演的湿度资料互校及与NCEP、GRAPES、EC等不同模式分析场为背景的湿度场比较,评估中国L波段探空湿度观测资料的质量状况,对探空湿度资料的质量有了新的认识,为更好地使用该资料提供依据。研究发现中国L波段探空湿度观测资料存在偏干的现象,特别是当背景场湿度大于60%时,观测湿度偏低更加明显。通过分析其偏差特征,找出了适合中国L波段探空湿度观测资料偏差特点的分段函数订正方法。个例试验表明,对探空湿度观测资料的偏差订正后,观测偏差明显减小,订正效果非常显著;模式降水强度预报能力有一定的提高。从连续试验检验的降水预报评分(TS)和预报偏差(Bias)看,中雨和暴雨的预报在探空湿度观测偏差订正后都表现出正效果。     

探空资料同化应用研究:（Ⅰ）两种质量控制方法对比

本文以探空温度资料和T639模式资料为基础,对比双权重质量控制方法与传统标准差法质量控制的差异,结果表明:传统法得出的平均值、标准差均偏大。离群点的判断对标准差敏感度高,受平均值的影响小。两种质量控制方法得出的平均值相差较小,标准差相差较大,质量控制后,传统法对平均值和标准差的改变较大,而双权重法使平均值、标准差略有变化,因此双权重标准差法的稳定性好。质量控制结果显示:双权重法能全部剔除由传统法确定的离群点,还能检查出传统法不识别的离群点。两种方法在探空高层离群点判断上存在较大有差异,虽然双权重标准差法使得离群点增加很多,但提高了观测增量的精确度,有效保障了探空资料质量。双权重质量控制结果使探空观测与T639模式的温度增量的相关系数与标准差均有改进,尤其在西藏东部改进较大。      

COSMIC反演大气温湿廓线与模式客观分析场的比较

利用2009年不同季节COSMIC湿反演的大气温度和相对湿度廓线数据,分别与时、空相匹配的ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,欧洲中尺度天气预报中心)、NCEP(National Centers for Environmental Prediction,美国环境预报中心)模式客观分析场和无线电探空观测数据,进行全球范围的比较分析.初步研究表明,无论夏季还是冬季,各种资料源之间相互比较的偏差和标准差分布相似,与季节无关.就温度而言,三种资料源的温度水平、垂直分布都很接近,ECMWF模式数据比NCEP不论是温度廓线还是湿度廓线都更接近COSMIC反演值.模式的水汽客观分析场在对流层基本上都比无线电探空观测值偏湿,对流层中高层在大部分海洋地区也比COSMIC反演场偏湿.COSMIC反演的相对湿度相对于无线电探空整层偏大,具有明显正偏差,在300 hPa偏差达最大值(约30%).     

利用北极地区定时风观测资料推算年最大风速的重现期

北极地区风观测资料较少,工程气象参数的分析主要依靠国际交换站资料。但是,国际交换站资料为定时资料,并且存在较多质量问题。因此,在利用国际交换站资料时,需先对其进行质量控制,并且要考虑定时资料的转换。由于缺少其他参考资料,国际交换站资料的质量控制主要根据北极地区天气气候特征,通过时间一致性、空间一致性和要素间一致性检验进行。由于重现期风速需用年最大风速(通常是10 min平均风速)计算,鉴于定时资料中可能没有出现年最大风速,而目前又没有较好的定时资料向逐时资料转换的方法,因此,主要通过从定时资料统计得到的年最大值计算的重现期风速进行订正得到重现期风速。订正的方法是根据我国部分风速较大地区的观测结果,引入风速方差,建立定时资料与年最大风速资料计算的重现期风速之间的关系,然后利用此关系订正北极喀拉海和拉普捷夫海沿岸定时资料计算的重现期风速,得到了50年和100年一遇的风速。     

秒级探空数据随机误差评估

利用2007年6月和2008年6—7月国内GPS探空仪同步比对试验数据及2010年中国阳江国际探空系统比对试验数据,基于现有的探空仪随机误差的间接计算方法,深入分析不同的探空原始数据平滑处理程度对随机误差评估的影响。分析表明:现有的探空仪随机误差评估方法不能完全适用于秒级探空数据,特别是对风、平流层温度和对流层相对湿度这3个要素的随机误差的评估。在同步比对施放中,如果对探空原始数据的平滑处理程度一致,可以利用现有的随机误差评估方法,不会产生明显偏差;反之,如果平滑处理程度差异较大,则间接计算得出的随机误差会明显偏大。在比对施放方案中,为了更好地获取某种型号探空仪的随机误差,建议将多个同型号探空仪同球施放进行比对观测,避免作为参考仪器的其他型号探空仪自身的误差参与计算,影响待测探空仪随机误差的评估。同型号探空仪同球施放的探空仪越多,获取的有效统计数据越多,随机误差的分析越准确。