高空探测中高度择优使用的探讨

摘要

我国高空气象观测站网已普遍使用L 波段雷达-数字探空仪系统代替原59-701 系统，无论是雷达坐标定位还是探空压温湿观测，数据精度和系统采样率都有了极大提高，在此基础上进行的相关计算项目的准确度也得到了较大提升。位势高度是高空气象探测的重要项目，和气压值一样，通常作为整个观测的纵坐标使用，有着特殊重要的意义。位势高度的准确度直接影响到整个观测系统的所有项目。L 波段雷达-数字探空仪系统同时具备高空压、温、湿观测和高空风观测的功能，所以我国的压、温、湿观测和高空风观测是同时进行的。压温湿观测和高空风观测均可完成高空位势高度确定，因此在一次观测中，可以得到两种相互独立的位势高度：探空高度和雷达高度（测风高度），在我国最新下发执行的《常规高空气象探测规范》中，有关位势高度的使用首次提出了“择优使用”的原则，即探空高度与雷达高度哪一种高度信度高则使用哪一种高度作为本次探测的标准高度。本文利用2009 年1 月，在南京探空站进行的Vaisala RS-80 型 GPS 探空仪和上海长望气象仪器公司GTS1 型数字探空仪的比对试验（试验中采用同一个气球下悬挂两套系统，时间严格同步。）数据，以GPS 观测高度数据为标准，对实际探测中探空高度和雷达高度的准确度进行一些粗浅的比对、分析和探讨。通过比对分析，得出：1 ，雷达高度误差带有系统性，高度误差和仰角、距离有关，仰角越低则高度差越大，且高度差起伏变化也越大，一般的，仰角低于15 °时，高度数据离散明显，可信度差。单份记录误差偶然性很大，使用多份记录平均值求取系统误差对单份记录记录进行订正可能效果不理想。2 ，探空高度误差也带有系统性，高度误差主要的跟气压传感器的准确度有关。多次考核比对试验中，我国L 波段探空仪气压传感器均表现出低空偏高、中空略偏低、高空偏低的特性，表现于反演高度上，则正是中空前差值较小，中空后差值迅速增加。3 ，当前，探空资料的应用主要还是在100hPa 以下，因此，在综合探测中使用以探空高度为准的报告方式是相对于雷达高度准确度不确定的解决方法。4 ，雷达标定准确是极其重要的，如果台站能够进行准确的标校和维护，将能保证雷达高度的准确度。同时，雷达在低仰角下的测高误差过大则需要由厂家在设计生产时能够提高雷达性能。或者在使用中对雷达坐标数据进行平滑处理来消除这种随机误差的影响。