微波辐射计与探空观测数据对比分析

为了评估RPG-HATPRO微波辐射计的探测性能,文章对比分析了广东省清远市探空观测站的探空观测数据与微波辐射计数据,通过比较不同观测高度、不同天气条件下的数据质量分析仪器性能。结果表明:RPG-HATPRO微波辐射计边界层温度廓线的有效探测高度为2000 m,对流层湿度廓线的有效探测高度为10000 m;微波辐射计的对流层温度数据探测误差分布随高度增加呈曲折上升趋势;降水条件对微波辐射计温度、湿度数据准确性有一定影响,在无降水条件下,微波辐射计湿度数据的准确性更为稳定。研究结果为微波辐射计的更有效应用提供支持。

北斗探空观测应注意操作流程分析

随着科技的进步和气象科学的深入发展,高空大气观测已成为天气预报和气候研究不可或缺的一部分。北斗探空观测系统作为中国在这一领域的重要成就,不仅提高了数据采集的精度和效率,还推动了相关技术和方法的创新。通过对北斗探空系统的深入研究,本文旨在为气象工作者提供一份详尽的操作指南,帮助他们更好地理解和应用这一先进技术,以提升我国气象观测的整体水平。

中国探空观测与多套再分析资料气温序列的对比研究

为比较中国探空观测与再分析气温的差异,利用中国118站850—30hPa经质量控制和均一化处理后逐月气温和NCEPv1、NCEPv2、ERA-40、ERA-Interim、JRA55、20CR、MERRA和CFSR等8套再分析月平均气温,通过对比1981—2010年探空观测与多套再分析气温序列的平均偏差、相关系数、标准差和变化趋势,分析两者在数值、年际变率、离散度及长期变化的差异。结果表明,中国探空温度原始序列存在较为显著的非均一性,均一化对原始气温序列总体为负订正,对流层上层至平流层下层(200—100hPa)订正值最为显著。均一化气温去除了原始序列中由仪器换型和系统升级等因素导致的系统误差,与再分析气温相关较原始序列明显提高。再分析气温与均一化气温偏差约1℃,多数再分析气温较均一化气温在对流层偏低、平流层偏高。再分析与均一化气温年际变率较为一致,正相关达到显著。多数再分析与均一化气温均在对流层中低层呈上升趋势、平流层中层呈下降趋势。对流层上层和平流层下层不确定性较大。总体上,ERA-Interim、JRA55和MERRA与其他再分析相比更相近中国均一化探空气温。

探空观测黑名单检查在变分同化系统中的应用

针对探空观测资料使用造成的某些区域GRAPES分析场存在虚假的高、低压系统问题,该文通过对比全球探空资料的位势高度观测与NCEP分析场,统计站点中观测质量较差的时次出现频数,确定探空位势高度观测黑名单。研究表明:500 hPa在印度地区、北大西洋和南极洲附近的探空位势高度观测与NCEP分析场的均方根误差在30 gpm以上的站点较多,且位势高度观测不可靠观测比率为20%以上的站点主要集中这些区域,以上观测站均列入黑名单。文中在GRAPES全球三维变分分析场的质量控制中加入探空位势高度观测黑名单检查,通过6 h分析预报循环试验表明:探空位势高度观测黑名单检查能有效提高分析场质量,GRAPES位势高度分析场在南极洲附近和印度地区有所改善。

探空观测资料在西南暴雨中的同化试验

利用探空观测资料、T213资料、NCEP再分析资料以及GRAPES三维变分同化系统,研究不同探空观测资料预处理过程对同化结果和西南暴雨预报的影响。得到以下主要结论:(1)资料接收方式和取资料的截断时间不同会影响可用探空观测资料的站点个数。不同探空观测资料预处理过程,使同化系统得到的可用资料数量不同。(2)同化系统同化的探空资料数量越多,对背景场调整幅度越大。(3)利用GRAPES 3D-VAR系统同化探空观测资料能够改善背景场质量,随着同化的资料条数增多,对背景场的改善作用越明显。(4)降水预报结果表明,同化系统使用的资料条数越多,降水中心强度越接近实况。(5)2005年7月降水预报在西南地区的TS评分结果表明,国家气象中心使用的探空观测资料预处理程序优于成都区域中心的预处理程序。

夏季西南极探空观测以及南极大陆大气垂直结构特征分析

利用第33次中国南极科学考察期间获取的中国长城站和智利Feri站以及夏季南极大陆沿岸8个世界气象组织(WMO)基准站探空资料对南极地区的大气垂直结构进行了分析,并结合NCEP和ERA-Interim再分析数据,对南极高纬度大气的表现能力进行了评估。研究发现长城站附近对流层顶的平均高度为9km,对应的温度和平均风速分别为–50℃、21m·s^(-1);对流层中部大气垂直温度递减率为–6.34℃·km^(-1);边界层平均高度为600 m,平均风速为10 m·s^(-1)。当长城站东侧存在气旋或者受极地高压控制时,对流层顶高度较低,大气垂直递减率偏小;相反当长城站西侧受气旋影响时,对流层顶高度偏高,大气垂直递减率偏大。夏季东南极沿岸对流层顶高度普遍高于西部,南极点对流层顶最低,可能与绕极气旋的生消源地存在密切的联系。在对流层顶高度、探空要素的垂直分布特征评估等方面, NCEP再分析数据比ERA-Interim再分析数据更接近观测数据真实值。

气象探空观测的技术发展与未来展望

简要介绍了探空观测的历史发展及其重要性,以及我国探空观测的现状。重点介绍了我国北斗卫星导航探空观测系统在技术和设备方面的进展情况,证明独立自主研发的导航探空系统在观测精度、观测数据质量控制、质量评估等方面达到或接近世界先进水平,并对智能化、自动化、观测内容多样化的往返式智能探空系统的业务可行性进行了展望。

中国探空观测与第3代再分析大气湿度资料的对比研究

为评估中国探空观测与第3代再分析大气湿度资料的差异,基于ERA-Interim、JRA-55、MERRA和CFSR再分析和中国118探空站1979—2015年逐月850—300hPa大气比湿和相对湿度的原始值及均一化序列,通过分析探空与再分析资料的相对偏差、相关系数、标准差比和变化趋势,研究了两者在多年平均值、年际变率、离散度及长期变化趋势等方面的差异。结果表明,中国探空原始湿度序列存在显著的非均一性问题,均一化提高了序列的连续性,但存在显著的低偏差,总体较原始湿度偏低5%—43%。再分析中国平均对流层大气比湿和相对湿度较探空观测偏高,相对湿度的偏差幅度(7%—48%)较比湿大(4%—13%),对流层高层较低层大,春秋季偏差较夏季显著。各再分析资料间的差别较小,JRA-55在对流层高层较其他再分析资料偏低,与探空观测较接近。再分析与均一化后中国探空比湿和相对湿度年际变率和离散度在对流层低层较为一致,对流层中高层再分析资料的离散度明显高于探空。再分析与均一化探空中国平均比湿在对流层低层一致呈上升趋势;对流层中层探空为上升趋势,再分析资料为下降趋势。再分析与均一化探空相对湿度变化趋势差异较大,探空为上升趋势且对流层中高层上升显著,对流层再分析为下降趋势。

邵武首次臭氧探空观测垂直廓线特征分析与臭氧总量估算

2021年11月24日,利用我国自行研制的CTY-1型臭氧探空传感器和地面接收设备,福建省首次臭氧探空观测科学试验在邵武开展。该文对此次臭氧探空观测到的0~33km臭氧分压、温度、湿度等资料进行分析,结果表明,(1)当天整个对流层的臭氧分压较小,到达平流层后臭氧分压开始明显增大,一直增加到25km附近达到极大值。(2)对流层臭氧体积混合比由地面向对流层顶波动式递增。(3)平流层臭氧体积混合比的极大值出现在32km附近。(4)此次观测对流层臭氧总量34.3DU,占比12.8%,平流层臭氧总量233.8DU,占比87.2%。研究显示,此次臭氧探空观测垂直廓线特征和臭氧总量的分布占比符合一般规律。

俄罗斯探空观测减少对GRAPES模式的影响分析

在观测资料同化系统中,探空资料是重要的资料之一。由于俄罗斯探空观测在2015年1月进行了调整,分别在0000UTC和1200UTC减少部分探空观测,为检验探空观测调整对GRAPES模式的影响,选取2014年1月从中国气象局国家气象信息中心数据库中检索到的探空资料进行了影响试验。从分析检验结果来看,俄罗斯探空站点减少后GRAPES模式对俄罗斯大部地区的风场分析变差,对其他地区风场分析影响不大;俄罗斯地区和东亚地区的高度场分析略有变好,这与缺失站点高度场观测质量有关。从500hPa高度预报场的距平相关系数变化来看,减少观测对东亚地区5d以后的预报略有改善,其他地区预报影响变化不大。

探空观测对气象综合观测能力提升的作用分析

分析探空观测对气象综合观测能力提升的作用,采用文献分析法研究探空观测在实时数据观测过程中,对科研、天气预报以及实时天气所起积极的作用,并且阐述了探空观测对数据质量的影响。

探空观测终止时间早于测风终止时间的技术处理

探空观测终止时间早于测风终止时间的技术处理魏玉娟（陇南地区气象局武都７４６０００）在探空观测中，因人为或非人为原因会使其终止时间早于测风终止时间。按规范要求，只将探空终止以后的测风记录，改用雷达单独测风方法整理即可。具体方法是：先用雷达综合测风或斜距...

可随时探空观测的火箭探空系统

陕西省气象局与中国航天科技集团公司第四研究院陕西中天火箭技术有限责任公司、中国科学院大气所共同研制的火箭探空项目，在陕西华阴试验喜获成功。

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。

基于GNSS-RTK定位的无人机L波段探空系统标定方法

随着我国北斗卫星导航探空观测系统升级换代工作逐步推进,降低L波段探空系统测风数据差异的需求尤为迫切。利用无人机GNSS-RTK定位信息研究新的标定方法,相较传统标定手段,避免人为因素干扰、极大的降低测量误差,新的标定方法更加科学有效,对保证测风数据的有效性,提高高空气象观测数据质量具有重要应用意义。

探空加密观测资料对西南地区数值预报的影响分析

应用2013年6月逐日全国探空气象加密观测资料和常规观测资料,WRF模式模拟资料,西南地区地面自动站资料等,采用数值模拟、统计方法和天气学方法,分析了探空气象加密观测资料对数值模拟效果的影响。研究得到:(1)探空资料同化,总体上提高了降水的TS评分值,一定程度降低了降水预报空报率,提高了中雨和大雨的6h累积降水预报准确率。(2)探空资料同化主要使降水区上空位势高度增加,气旋环流减弱,从而影响降水落区和降水强度。(3)探空资料同化减小气象要素分析场和预报场的均方根误差,对高空要素预报的改进在前24h较明显,尤其是前6h,对地面气象要素预报在整个积分时段内总体呈现正效果作用。

L波段探空仪湿度资料偏差订正及同化试验

L波段探空仪观测资料是基础资料之一,无论在天气预报还是在数值天气预报中都起着重要作用,其资料质量直接影响数值模式同化分析及降水预报准确性。通过对我国3种常用的L波段探空仪观测湿度的偏差特性比较,研发适合该仪器的偏差订正方案,并在GRAPES同化系统中加以试验应用。结果表明:L波段探空仪湿度观测资料与ECMWF再分析湿度场比较有偏干现象。多种偏差订正方案订正结果显示:湿度偏差值比订正前减小,特别是在500 hPa以上层次减小明显。在GRAPES分析同化系统中使用Vomel偏差订正方案,分析偏差减小5%;预报模式个例和连续试验中湿度观测订正后预报降水更接近实况,预报降水检验评分显著提高,故该订正方案在实际应用中表现出积极的正效果。

1990年代中国东部NCEP再分析高空资料的问题探讨

资料是气候变化研究的基础。关于NCEP再分析资料与其他资料的对比和可靠性评估等问题一直以来都受到广泛关注。重点介绍了最近的相关研究成果,指出相对于中国探空观测资料,NCEP再分析资料中的中国东部对流层温度和位势高度在1992—2000年系统性偏低,即该资料高估了1990年代对流层温度和位势高度的年代际下降程度。与此相联系,NCEP再分析资料中中国东部对流层和地面气候变化出现了不匹配。NCEP正好在1992年改变了观测数据偏差订正表,这可能是造成上述不一致的主要原因。NCEP资料的这一偏差可能影响到对高空气候变化趋势和年代际突变的正确判断,因此使用该资料研究中国东部气候变化时,需特别谨慎。

利用再分析与探空资料对0℃层高度和地面气温变化特征及其相关性的分析

利用北京多年ERA-Interim再分析资料和探空观测资料分析地面气温及0℃层高度特征,对比再分析资料和探空资料的差异,并利用北京和寿县资料分析0℃层高度与地面气温的相关性,拟合0℃层高度与地面气温的线性关系,另外,利用未参与公式拟合的观测资料进行验证。结果表明:地面气温与0℃层高度存在明显季节变化;与探空观测值相比,无论是全年还是分季节,再分析资料的地面气温和0℃层高度值都偏低,地面气温平均偏低2℃,0℃层高度平均偏低200 m;再分析与探空资料的相关性较好,相关系数都大于0.89;地面气温与0℃层高度的变化趋势一致,再分析资料和观测资料地面气温与0℃层高度的相关系数均大于0.9,20:00大于08:00(北京时),都通过了0.01的显著水平统计检验,且观测资料获得的线性关系优于再分析资料;线性拟合得到的地面气温与0℃层高度的线性关系,可为天气雷达判别0℃层和预报降水等应用提供辅助信息。