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摘要:高空探测质量的控制,是提高探测精度,提高探测质量的一个重要方面。本文通过定期对雷达的维护标定,优化接收系统,创造良好的探测环境,从而确保雷达的探测精度;保证探空仪在出厂前的精确度,在施放前的老化和正确的基值测定,以及对基测箱精度的控制,确保探空仪测量的准确性;正确的处理常规的探测记录和特殊记录;台站对探测资料的严格预审等诸多方的质量控制方法,阐明了高空探测质量控制的重要性和必要性。更好地为天气预报,气候资料提供准确、及时的高空探测资料。
关键词:探测精度;质量控制;方法;
引言:
恩施L波段雷达自2006年运行以来,以其自动化程度高,测量精度高,采样速度快使用方便,探测精度大大提高,错情率明显减少,提高了探测质量,减少了值班人员的工作强度。高空探测质量的控制,是提高探测精度,提高探测质量的一个重要方面。探测质量的控制,就在于探测设备的不断更新,探空仪生产厂家在出厂时的质量控制,还有高空台站对雷达的维护标定,施放前对探空仪的老化和基值测定,记录整理过程中的正确地操作,探测记录的台站预审等诸多方面的。正确使用L波段雷达,获取精确的高空探测资料,对正确预报灾害性天气起着重要的作用。
1 确保雷达的探测精度,是高空探测质量控制的根本措施
1.1定期对雷达的维护、标定
每月对L波段雷达进行检查标定,严格按规范规定的检查项目进行,对不合格的项目要及时进行标定处理。恩施站自2006年以来,每年对雷达都是进行了日维护,月维护和年度维护。月维护最为重要,主要进行天线水平的检查、仰角零度标定和方位角标定、光电轴一致性检查、距离零点的标定。定期进行雷达与经纬度仪的对比观测,三轴一致性检查可半年进行一次。月、年度的维护情况和发生故障及处理情况要及时填写维护登记表。
1.2优化雷达接收处理系统,提高探测数据的可靠性
L波段雷达有足够的系统带宽,有良好的接收灵敏度和频率特性,保证了探测资料压、温、湿数据的准确接收和处理,使接收过程中的飞点、误点的错误数据尽量减少。但雷达接收受天气季节和干扰有所影响,在使用过程中,要随时注意频率的变化,保证雷达处于最佳的工作状态。
2保证探空仪测量的准确性,是提高探测质量的关键
2.1 确保探空仪出厂的精确度
数字探空仪确保出厂有较高的测量准确度,主要从稳定性、温度特性、允许的偏差抗干扰能力等方面精选电子元器件,保证了高空探测资料的准确性和精确性。但不同的生产厂家由于感应元器件有所差异,质量探制有一定的难度,存在一定的误差。出厂的探空仪应由气象部门的专业机构进行检验合格后使用,以提高探空仪测量的准确度和精确度。有的站在使用过程中就出现过高度偏差较大的现象。
2.2确保基测箱测量的准确性和精确度
基测箱作为在施放前对探空仪进行基值测定的设备,其性能和稳定性决定了基测时的精确度。基测箱的各项技术指标应长期保持稳定的精确度,定期对基测箱进行检定,维护,避免测量的温度湿度失真,影响高空探测质量,确保基测合格的准确性。并要有备份的基测箱,保证出现故障时的及时更换。
3记录整理过程中的质量控制,是保证探测质量的核心
3.1 施放前探空仪的老化和基值测定
探空仪在施放前对探空仪感应元件的老化和基值测定非常重要,数据的正确与否关系到整份记录的质量控制,这就要求一方面确保基测箱的测量的准确性,另一方面要保证读数的正确性。由于目前均采用人工进行基测,读数的时间和数据误差较大,多个湿度片不合格时,存在人为造成合格的现象,应向自动化方面转变,减少人为的误差。
3.2 施放前瞬间记录的读数处理
施放前后五分钟瞬间记录的读数,以前采用人工观测,存在一定的人为误差。如气压、干球湿球的读数,时间前后的不一致,也会有一定的误差。读数的误差将给整份记录质量控制造成影响。2011年3月20日19时记录因瞬间气压读错10Hpa,影响高度几十米,后校对发现更正。目前基值测定和施放瞬间地面气象要素已使用自动站数据记录,减少人为因素的误差。
4探测记录的严格预审也是质量控制的一个重要方面
4.1 对值班记录的预审
对高空气象探测记录表(高表—13、高表—14、高表—16)进行审核,包括对基测、瞬间记录的检查校对,特殊记录的处理,都应严格按规范规定进行检查。审查高空气象探测记录表(高表—14)所获取的规定等压面、特性层、零度层、对流层顶、最大风层等数据资料是否正确,是否有异常情况。如有,查高空气象探测系统原始记录并结合当时天气系统加以判断。探空曲线是否异常、是否有明显错误的飞点未处理,以及探空接收是否正常等。
4.2对月数据G文件进行审核
(1)检查月数据G文件的经度、纬度、拔海高度是否正确。
(2)月数据G文件各层数值与纸质打印记录核对是否一致。
(3)检查每月G文件中日期、时次的记录有无缺、漏现象,如有应重新进行G文件处理。
4.3 用L波段雷达处理系统对资料进行审核
打开处理软件后,点击图形显示。查看探空曲线、气球高度飞行轨迹、气球升速曲线、雷达和气压高度误差曲线、处理前后探空曲线对比图、处理前后球坐标(整分)曲线对比图、球坐标(秒数据)曲线。
5 L波段探测系统有待进一步完善
5.1抗干扰能力差
L波段雷达抗干扰能力较差,磁场的影响和天气的变化有时前几分钟的斜距跟不上,只好用探空高度来代替。有雷电时,接收的压温湿飞点相当多,有时无法处理,只能重放球。通讯基站电磁波的干扰,也是目前探空信号差的一个重要方面,不过厂家生产的滤波器加上后,可解决干扰问题。
5.2气球升速问题
规范规定从某一层开始到记录终止,如果升速均小于150米/分或均大于600米/分时,则以后的记录不再整理,而L波段探测系统对气球升速不做要求。后面的规范也没明确,人为不好处理,有时也影响施放高度。
5.3温度曲线的异常处理
59-701高空探测系统对温度超绝热要做可疑记录处理,而L波段探测系统出现温度超绝热机率多,特别在雨天,温度变化大,超绝热有时很严重,但系统没要求做可疑记录处理。对记录的审核质量控制难度加大,不好把握。
5.4探空仪质量问题
探空仪生产厂家有几家,但感应元件有一定的差异,相应的探测质量就有一定的差异,特别是高度误差较大,湿度感应元件有时误差较大表现在500hpa以上的高空出现陡峭的变化,湿度从70℅以上可以突然变为2℅(2℅还是程序控制的的最小数),这不符合流体力学原理,也不合大氣运动规律,湿度片还有待改进。2019年探空仪的改进,相对湿度将更加准确,更具有代表性。
结语:
综合近几年来恩施L波段雷达的使用和维护,得出如下结论:雷达探测系统的精确度,探空仪测量的准确度,基测设备的精确度,数据处理系统的严谨性是质量控制的各个方面,是提高探测质量的主要要素。质量控制好坏还要决定探空值班人员的素质,雷达机务的保障,还有探测设备和探测仪器的不断更新。
参考文献:
[1]李伟、李柏等《常规高空气象探测业务手册》气象出版社
[2]中国气象局监测网络司:《L波段高空气象探测系统维护维修手册》;2004年10月
[3]中国气象局监测网络司:《59-701高空气象探测系统手册》;1999年4月
关键词:探测精度;质量控制;方法;
引言:
恩施L波段雷达自2006年运行以来,以其自动化程度高,测量精度高,采样速度快使用方便,探测精度大大提高,错情率明显减少,提高了探测质量,减少了值班人员的工作强度。高空探测质量的控制,是提高探测精度,提高探测质量的一个重要方面。探测质量的控制,就在于探测设备的不断更新,探空仪生产厂家在出厂时的质量控制,还有高空台站对雷达的维护标定,施放前对探空仪的老化和基值测定,记录整理过程中的正确地操作,探测记录的台站预审等诸多方面的。正确使用L波段雷达,获取精确的高空探测资料,对正确预报灾害性天气起着重要的作用。
1 确保雷达的探测精度,是高空探测质量控制的根本措施
1.1定期对雷达的维护、标定
每月对L波段雷达进行检查标定,严格按规范规定的检查项目进行,对不合格的项目要及时进行标定处理。恩施站自2006年以来,每年对雷达都是进行了日维护,月维护和年度维护。月维护最为重要,主要进行天线水平的检查、仰角零度标定和方位角标定、光电轴一致性检查、距离零点的标定。定期进行雷达与经纬度仪的对比观测,三轴一致性检查可半年进行一次。月、年度的维护情况和发生故障及处理情况要及时填写维护登记表。
1.2优化雷达接收处理系统,提高探测数据的可靠性
L波段雷达有足够的系统带宽,有良好的接收灵敏度和频率特性,保证了探测资料压、温、湿数据的准确接收和处理,使接收过程中的飞点、误点的错误数据尽量减少。但雷达接收受天气季节和干扰有所影响,在使用过程中,要随时注意频率的变化,保证雷达处于最佳的工作状态。
2保证探空仪测量的准确性,是提高探测质量的关键
2.1 确保探空仪出厂的精确度
数字探空仪确保出厂有较高的测量准确度,主要从稳定性、温度特性、允许的偏差抗干扰能力等方面精选电子元器件,保证了高空探测资料的准确性和精确性。但不同的生产厂家由于感应元器件有所差异,质量探制有一定的难度,存在一定的误差。出厂的探空仪应由气象部门的专业机构进行检验合格后使用,以提高探空仪测量的准确度和精确度。有的站在使用过程中就出现过高度偏差较大的现象。
2.2确保基测箱测量的准确性和精确度
基测箱作为在施放前对探空仪进行基值测定的设备,其性能和稳定性决定了基测时的精确度。基测箱的各项技术指标应长期保持稳定的精确度,定期对基测箱进行检定,维护,避免测量的温度湿度失真,影响高空探测质量,确保基测合格的准确性。并要有备份的基测箱,保证出现故障时的及时更换。
3记录整理过程中的质量控制,是保证探测质量的核心
3.1 施放前探空仪的老化和基值测定
探空仪在施放前对探空仪感应元件的老化和基值测定非常重要,数据的正确与否关系到整份记录的质量控制,这就要求一方面确保基测箱的测量的准确性,另一方面要保证读数的正确性。由于目前均采用人工进行基测,读数的时间和数据误差较大,多个湿度片不合格时,存在人为造成合格的现象,应向自动化方面转变,减少人为的误差。
3.2 施放前瞬间记录的读数处理
施放前后五分钟瞬间记录的读数,以前采用人工观测,存在一定的人为误差。如气压、干球湿球的读数,时间前后的不一致,也会有一定的误差。读数的误差将给整份记录质量控制造成影响。2011年3月20日19时记录因瞬间气压读错10Hpa,影响高度几十米,后校对发现更正。目前基值测定和施放瞬间地面气象要素已使用自动站数据记录,减少人为因素的误差。
4探测记录的严格预审也是质量控制的一个重要方面
4.1 对值班记录的预审
对高空气象探测记录表(高表—13、高表—14、高表—16)进行审核,包括对基测、瞬间记录的检查校对,特殊记录的处理,都应严格按规范规定进行检查。审查高空气象探测记录表(高表—14)所获取的规定等压面、特性层、零度层、对流层顶、最大风层等数据资料是否正确,是否有异常情况。如有,查高空气象探测系统原始记录并结合当时天气系统加以判断。探空曲线是否异常、是否有明显错误的飞点未处理,以及探空接收是否正常等。
4.2对月数据G文件进行审核
(1)检查月数据G文件的经度、纬度、拔海高度是否正确。
(2)月数据G文件各层数值与纸质打印记录核对是否一致。
(3)检查每月G文件中日期、时次的记录有无缺、漏现象,如有应重新进行G文件处理。
4.3 用L波段雷达处理系统对资料进行审核
打开处理软件后,点击图形显示。查看探空曲线、气球高度飞行轨迹、气球升速曲线、雷达和气压高度误差曲线、处理前后探空曲线对比图、处理前后球坐标(整分)曲线对比图、球坐标(秒数据)曲线。
5 L波段探测系统有待进一步完善
5.1抗干扰能力差
L波段雷达抗干扰能力较差,磁场的影响和天气的变化有时前几分钟的斜距跟不上,只好用探空高度来代替。有雷电时,接收的压温湿飞点相当多,有时无法处理,只能重放球。通讯基站电磁波的干扰,也是目前探空信号差的一个重要方面,不过厂家生产的滤波器加上后,可解决干扰问题。
5.2气球升速问题
规范规定从某一层开始到记录终止,如果升速均小于150米/分或均大于600米/分时,则以后的记录不再整理,而L波段探测系统对气球升速不做要求。后面的规范也没明确,人为不好处理,有时也影响施放高度。
5.3温度曲线的异常处理
59-701高空探测系统对温度超绝热要做可疑记录处理,而L波段探测系统出现温度超绝热机率多,特别在雨天,温度变化大,超绝热有时很严重,但系统没要求做可疑记录处理。对记录的审核质量控制难度加大,不好把握。
5.4探空仪质量问题
探空仪生产厂家有几家,但感应元件有一定的差异,相应的探测质量就有一定的差异,特别是高度误差较大,湿度感应元件有时误差较大表现在500hpa以上的高空出现陡峭的变化,湿度从70℅以上可以突然变为2℅(2℅还是程序控制的的最小数),这不符合流体力学原理,也不合大氣运动规律,湿度片还有待改进。2019年探空仪的改进,相对湿度将更加准确,更具有代表性。
结语:
综合近几年来恩施L波段雷达的使用和维护,得出如下结论:雷达探测系统的精确度,探空仪测量的准确度,基测设备的精确度,数据处理系统的严谨性是质量控制的各个方面,是提高探测质量的主要要素。质量控制好坏还要决定探空值班人员的素质,雷达机务的保障,还有探测设备和探测仪器的不断更新。
参考文献:
[1]李伟、李柏等《常规高空气象探测业务手册》气象出版社
[2]中国气象局监测网络司:《L波段高空气象探测系统维护维修手册》;2004年10月
[3]中国气象局监测网络司:《59-701高空气象探测系统手册》;1999年4月