高空探测技术
绪论复习题
填空题
1、高空气象探测按探测内容可分为直接探测和间接探测两种。
2、我国进行高空气象探测业务的台站应用过GPS测风-探空系统、雷达测风-探空系统、罗兰导航测风-探空系统、 无线电经纬仪测风-探空系统几种不同的探测系统。
3、测风气球按探测手段可分为 和 。升速为200米/分左右的测风气球通常与
配合进行探测。
4、高空气象探测按探测时间可分为 和
两种。
5、高空气象的任务是探测高空 以下大气中 、
、 和 随 的垂直分布规律。
6、按照上级气象部门规定的时间进行的探测称
为 ，分为两次探测和三次探测，时间分别
是 、 ，分别在
时间进行。
7、综合探测是利用 跟踪具有一定升速的
气球，在探测过程中，由 定位后根据气球的运行轨迹得到
的垂直分布情况，同时又不断接收由气球携带的
将 感应到的 要素通过转换后的电信号，再经过反演后得到高空温、压、湿的 分布情况。
8、 单独测风是利用 跟踪具有一定升速的
气球，探测过程中，只根据 定位确定气球的运行轨迹得到 的垂直分布情况。
9、高空气象探测按探测方式可分为 和
两种。
10、探空气球携带 和 ，地面跟踪工具是 ；测风气球只携带 ，地面跟踪工具是 ；
11、全世界的气象高空站都统一在 世界时（北京时间 ）进行高空探测。
12、全球高空探测站可以分为 、 、 。
13、全球高空探测系统从测风技术上主要有 、
、 、
。
14、我国常规高空站共有 个（不含港台和军方），主要是在北京时间 时与 时进行观测，
其中 个站参加全球资料交换，14个全球交换的
资料交换站， 个站为全球气候观测系统探空站（ GCOS站） ，分别是 、 、
、 、 、 、 ，此外西藏、新疆还共有 个小球测风站，主要是在北京时间
时进行观测。
15、GPS是美国第二代导航星全球定位系统， 它在气象探测领域主要用于 。
16、目前我国气象台站业务将大气探测分为 、
、 、 。
17、高空规范规定综合探测的时间是每天的 。
18、规范规定单测风的放球时间为每天的 。
19、GTSI型探空仪和 配合，用来探测测站上空 范围内的高空 、
、 、 的分布情况。
20、世界上第一个无线电探空仪是 苏联莫哈诺夫设计的。
A、1901年 B、1921年 C、1930年 D、1928年
21、GPS探空系统是由 、 、 、
、 和 组成。
22、探空仪采用 结构。 是探空 仪的核心，主要完成 、 、 ；
GPS单元用于 ；发送单元将
转变成 ，发送给 。
23、风廓线雷达是新型遥感设备。它以 作为探
测对象，利用大气对电磁波的 进行 的测量。
24、风廓线雷达探测具有3个突出的特点，分别是
、 、
。
常规高空气象探测规范
常规高空气象探测规范（试行）
（2003版）
中国气象局监测网络司
2002年11月
目 录
第一章 总则 …………………………………………………………………………( 1 )
第二章 高空气象探测站 ……………………………………………………………( 1 )
第三章 探测装备 ……………………………………………………………………( 2 )
第四章 设备维护检测 ………………………………………………………………( 4 )
第五章 高空气象探测技术人员 ……………………………………………………( 4 )
第六章 探测前准备工作 ……………………………………………………………( 4 )
第七章 施放及探测 …………………………………………………………………( 5 )
第八章 数据处理 ……………………………………………………………………( 6 )
第九章 编制月报表 …………………………………………………………………( 13 )
第十章 台站质量控制 ………………………………………………………………( 13 )
第十一章 高空气象探测网质量保证体系 ……………………………………………( 14 )
第十二章 资料传送和管理 ……………………………………………………………( 14 )
附录一： 高空探测常用计算公式和参数 ……………………………………………( 16 )
附录二： 存盘数据文件名及内容与格式 ……………………………………………( 26 )
1第一章 总则
59型探空仪—701二次测风雷达探测系统已工作了近四十年，在我国气象事业发展中起
到了重要的作用。随着气象现代化进程和电子技术的发展，电子探空仪—L波段二次测风雷
达、GPS高空气象探测系统已开始投入业务使用。为了更好地发挥新系统的作用，特制订本
规范。
1.1常规高空气象探测是指采用气球自由升空方式对自地球表面到几万米高度空间空气运
动的状态（风向、风速）和气象要素（气压、温度、湿度）的变化进行探测、收集、处理的
高空探测气象系统数据类型探析
高空探测气象系统数据类型探析
摘 要 气象测报工作作为气象工程的保证，是伴随着气象工程业务的需要而逐渐开展起来。高空气象资料的获得与积累使其在气象工作中显得更加重要。它能够及时的反映天气的变化、对高空气候的特点及规律进行分析，为气象业务的应用及发展发挥着举足轻重的作用。本文首先简要论述了高空数据处理的方法，再对高空数据类型及高空数据进行深入分析，从而使高空气象探测的质量得到进一步的提高。
关键词 高空气象探测；数据类型；数据处理；探析
0引言
气象测报主要是规范的使用观测的设备、仪器，运用观测技术及时的提供全面、科学、准确的气象资料。气象测报业务既需要与观测的仪器、设备打交道，又需要与数据打交道，其最终的产品仍然是数据。气象测报工作作为气象信息系统的基础工程，该工作的质量与气象业务的质量直接相关，数据资料的准确、及时、全面与气象事业也息息相关。因此，要想做好气象测报工作，保证气象数据资料的全面、科学、准确非常有必要。
1高空数据处理的方法
资料数据的获取都需要对其原始系数进行处理，不同的索取资料，其原始的示数也不尽相同。在高空气象探测业务中，风可以用来代表空气水平流动的快慢，这一资料数据往往是通过其作用物体的位移量表现出来的。被大气作用过的气球也可以作为升空仪器的载体，要想得到高空中各风层量得的风值，就要对气球所处位置的系列坐标值的原始系数进行测量，然后再依据风向风速等建立相关的计算原理，并按照这一依据，使用气球的方位、仰角及高度等数据求出高空风。通过气球在某一时间内位置的变化能够反映出风的作用力大小及其变化。通过对大量资料的整合及总结能够使人们对大气的变化规律进行掌握，从而更好的为社会提供服务。另外，高空的湿度、气压等资料的获取，也需要通过探空仪感应出原始示数，在得到原始示数后，还要通过检定将其转换为相对应的特点，实现符号值与要素值之间的转换，从而得到所需的湿度、气压等资料数据。所得数据的对应性是由索取到的原始数据的规定性表现出来的，使数据资料的统一性及准确性得到有效保证。由于“规定”在索得数据的转换过程中常配合有规定数据，因此，原始示数与资料数据之间的转换并没有固定的数据类型分析。
大气科学中的高空数据采集与分析
大气科学中的高空数据采集与分析
一、引言
随着数字化、信息化的推进，各种数据自动采集、处理的技术不断升级，给大气科学的观测、研究带来了巨大的便利，尤其是和高空有关的数据采集和分析。在大气科学领域中，高空数据采集和分析贯穿了大气环境监测、航空气象、卫星遥感等多个领域，发挥着至关重要的作用。
本文将从机载观测、地面观测、卫星遥感三个方面来介绍如何进行高空数据采集和分析。
二、机载观测
机载观测是指通过安装在航空器上的大气数据采集系统对大气中的各种参数进行实时的、高空的观测与记录。相对于地面观测，机载观测能够获取更加准确、全面的数据，尤其对于瞬时变化的天气现象如雷暴，机载观测可以发挥得更好。
近年来，机载观测技术得到了很大的发展，主要体现在以下两个方面：
首先，观测系统的测量范围越来越广泛。目前的大气数据采集系统已可以实现对高空风、温度、湿度、气压、杂散气体含量以及空气离子等多种参数的实时测量。 其次，数据处理能力得到了大幅提升。采用高精度传感器并结合自动化处理技术，使得观测数据可以实时转换、记录和分析，大大提升了数据的处理效率和准确性。
机载观测系统不仅可以精确采集目标区域的大气信息，还能辅助天气预报员及航空运输部门进行准确的天气评估和飞行计划制定，对航空安全和社会经济发展起到了重要作用。
三、地面观测
地面观测是指通过地面上的大气数据采集站对大气中各项参数进行实时的、高空的观测与记录。相对于机载观测，地面观测不具备随时跟踪任何地点的能力，但是具有持续观测、长时间的数据统计分析的优势。
地面观测站每天对气温、气压、湿度、风速等主要大气参数进行定时自动测量，并将数据通过网络传输至中央数据库进行长时间的统计分析。地面观测站的主要优势在于长期观测，并具有稳定和数据的连续性。
此外，地面观测站可以用于对大气污染、气候变化、城市大气环境的分析研究等领域，为人们提供可靠的大气环境数据。
四、卫星遥感
卫星遥感是指利用卫星进行高空环境测量和监测。对于高空环境的探测，卫星遥感是最先进的方式之一。通过高分辨率、多波段的遥感探测，可以实现对气象、环境和资源的全球范围内观测和监测。
测量风速的方法
测量风速的方法
Last updated on the afternoon of January 3, 2021 测量风速的方法
张曦
计算机科学与技术10级1班
高空风观测
测量近地面直至30公里高空的风向风速。通常将飞升气球作为随气流移动的质点，用地面设备（经纬仪或雷达）跟踪气球的飞升轨迹，读取其时间间隔的仰角、方位角、斜距，确定其空间位置的坐标值，可求出气球所经过高度上的平均风向风速。
高空风的测量一般指从地面到空中30km各高度上的风向、风速的测定。其测量方法有：
一．利用示踪物随气球漂浮，观测示踪物位移来确定空中的风向和风速；
常用测风气球作为气流示踪物，使用地点跟踪设备观测其运动轨迹，测定其在空间各个时刻的位置，再用图解法、解析法或矢量法确定相应大气层中的平均风向、风速。
气球空间位置的确定需要测定三个参数：仰角δ、方位角α和球高H。测风经纬仪是一种跟踪观测和测定空中测风气球仰角、方位角的光学仪器。
在实际测量中，可以采用单经纬仪测风，也可采用双经纬仪测风（基线测风法）。其中后者准确度较高，可用来鉴定其它测风方法的准确性，但这种方法的观测和计算较复杂。用双经纬仪测风计算高度时，可采用投影法（包括水平面投影法、铅直面投影法和矢量投影法）。
二．利用大气中的质点或湍流团块与无线电波、声波、光波的相互作用，由多普勒效应引起的频率变化推算空中的风向、风速；
在我国，目前主要采用59型探空仪和701型二次测风雷达组成59—701高空探测系统，进行高空温、压、湿、风的综合测量。
三．利用系留气球、风筝、飞机、气象塔等观测平台，使测风仪器安置在不同高度上，根据气流对测风仪器的动力作用来测量空中的风向、风速。 导航测风就是借助导航台信号，由气球携带的探空仪自身确定其位置，并将位置信号、气象资料信号一起发回基站，然后在基站进行处理，计算高空风的方法。
高空气象探测重放球原因及应对
高空气象探测重放球原因及应对
摘要：高空气象探测属于气象部门的主要业务之一，其在高空气象要素监测以及气候研究中发挥着十分关键的作用。但是，在探测中也会因为各类原因而导致需要重放球，对气象探测资料的准确性产生不利影响。基于此，本文主要根据高空气象探测经验，首先对高空气象探测重放球的原因进行分析，并提出了应对措施，以供相关人士进行参考。
关键词：高空气象探测；重放球；原因；应对
引言
近年来，高空气象探测业务逐渐开始运用先进的探测仪器与技术，在很大程度上提高了高空气象探测工作质量和效率，同时在观测空间以及时间上实现了对高空温度、气压、相对湿度以及风向风速等各类气象要素数据的自动化探测，为高空气象要素监测以及气候研究提供了重要指导依据。依据中国气象局的规定，在高空气象探测业务中，若可用观测数据不超过500hPa或者是探测时间不到10分钟，则该次观测失真，需要采取重放球措施。重放球措施不但会造成物力、人力以及财力的浪费，更为关键的是其会导致最理想的探测时间有所延迟，最终造成观测数据不够准确。因此，分析高空气象探测重放球原因，并积极探索科学合理的应对措施就显得尤为重要，可以为今后规避或者减少重放球操作概率，不断提升高空气象探测业务质量提供可靠保障。
1.高空气象探测重放球原因
在高空气象探测业务开展中，重放球原因主要包括2大类：非人为因素重放球与人为因素重放球。
1.1非人为因素重放球
（1）大风、暴雨、沙尘、雷电、寒潮、暴风雪等恶劣天气现象导致出现突然无信号、球炸裂或者气球下沉等现象，进而使得气球在施放之后，气象要素观测在500hPa等压面终止，需重放球。
（2）在高空气象探测业务中，若气球施放高度还未至500hPa等压面的情况下，受到无线电信号干扰、计算机系统瘫痪、雷达故障、断电故障或者其他突发因素的影响，常常会致使探测气象要素数据发生连续缺测时间超过5分钟或者出现可疑数据，所以需要在业务规定时间内进行重放球操作。
高空气象探测
单元标题： 第十一章 L 波段（1 型）高空气象探测系统
第一节 系统简介
第二节 系统特点
教学时数：（ 2）学时，其中理论（ 2）学时，实验（ 0）学时，上机（ 0）学时，其他（ 0） 学时：
教学目的与要求：
通过教学，使学生基本掌握 L 波段高空气象探测系统放球软件、数据处理 软件、模拟训练软件的用途， 对计算机软件和硬件要求， 安装、设置、卸载方法， 了解软件的主要特点和功能。
主要教学内容：
L 波段高空气象探测系统放球软件、数据处理软件、模拟训练软件的用途， 对计算机软件和硬件要求， 安装、设置、卸载方法，了解软件的主要特点和功能。 教学重点与难点：
L 波段高空气象探测系统放球软件、数据处理软件、模拟训练软件的用途， 软件和硬件要求，安装、设置方法，主要特点和功能。
课后作业：
1、系统软件组成及它们的用途。
2、L 波段高空气象探测系统软件对计算机软件和硬件要求如何？
3、掌握系统软件的安装方法。
4、L 波段（1 型）高空气象探测系统软件对计算机系统所要求的最低显示分辨 率、颜色数的要求如何？
课后体会：
通过教学，使学生对 L 波段高空气象探测系统放球软件、数据处理软件、 模拟训练软件的用途，计算机软、硬件要求，安装、设置、卸载方法，系统主要 特点和功能有了一定的了解。但必须进行实际操作加深理解记忆。第十一章 L 波段（ 1 型）高空气象探测系统
第一节 系统简介
软件组成：放球软件、数据处理软件、模拟训练软件。 放球软件：主要用于完成高空实时探测的雷达控制、监测、数据录取工作。 数据处理软件：用于完成处理数据和生成各种气象产品、报表等任务。 模拟训练软件：主要用于业务培训， 以便操作员尽快掌握本系统的操作和使 用。
一、对计算机软件和硬件要求
1、Windows9X/Window2000/ WindowXP 中文版本；
2、奔腾 200MHz；
3、至少 32MB 的扩展内存和不小于 20G 的硬盘；
L波段(Ⅰ型)高空气象探测系统
L波段高空气象探测系统
常 见 技 术 问 题 综 合 解 答 汇 编
（一）
中国气象局大气探测技术中心
2006年9月
编写说明
大气探测技术中心 1
目 录
一、软件安装 ......................................... 2
二、软件使用 ......................................... 6
三、雷达操作 ........................................ 38
四、规范、技术规定 .................................. 44
五、质量考核 ........................................ 51
六、其它问题 ........................................ 54
L波段高空气象探测系统常见技术问题综合解答汇编 目录
大气探测技术中心 II
一、软件安装
问题1：在其它微机上安装L波段系统软件运行正常，但在高空业务工作用微机上不能正常运行，应该如何处理？
答：软件不能正常运行原因很多，建议首先检查系统是否安装有其它软件，排除软件相互冲突导致程序无法正常工作的可能。为保证软件能稳定运行，建议重装安装Windows系统。如果时间紧迫可先采用在其它微机上安装L波段软件，用U盘将lradar文件夹复制到高空业务工作用微机，并按照《操作手册》介绍的方法安装天气现象符号库文件（指Windows98系统）。
常规高空气象探测规范 2
附件1
常规高空气象观测业务规范
中国气象局
2010年5月常规高空气象观测业务规范
前 言
59型探空仪—701二次测风雷达观测系统已工作了近五十年，在我国气象事业发展中起到了重要的作用。随着气象观测业务现代化进程和电子技术的发展，L波段二次测风雷达—电子探空仪等新型高空气象观测系统陆续投入业务使用,结合世界气象组织《气象仪器和观测方法指南》（第六版）（世界气象组织，2005年）的技术要求，及时总结我国高空气象观测业务规范执行方面的经验，更好地发挥新系统的作用，在《常规高空气象探测规范（试行）》（2003版）的基础上修订和完善，编制了本规范。本规范与《高空气象观测规范》（1977年）和《常规高空气象探测规范（试行）》（2003年）之间具有连续性和继承性。在历时近三年的编制过程中，多次多层面征求意见，反复讨论修改，先后几易其稿，最终完成本规范编写。
本规范对高空气象观测的基本任务、观测方法、技术要求以及观测记录处理方法等进行了规定。各类观测系统的具体安装、操作和维护及软件使用方法由相应的使用手册进行规定，并作为本规范的重要补充。
本规范的修改和解释权属中国气象局。
本规范由中国气象局综合观测司组织，中国气象局气象探测中心编写，李伟、许正旭、陈永清、马舒庆、刘凤琴、张宇、陈益玲、吴桂根、夏峰、郭启云、赵培涛等同志参加编写。
常规高空气象观测业务规范
目 录
前 言
第一章 总则 ........................................................ 1
第二章 高空气象观测站 .............................................. 1
第三章 观测装备 .................................................... 3
第四章 设备维护检测 ................................................ 5
基于北斗一号的高空风探测方法研究
第４Ｏ卷第２期 ２０１２年４月 气象科技 ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩＣＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏ１．４０。Ｎｏ．２ ＡＤｒ．２０１２
基于北斗一号的高空风探测方法研究
赵世军 高太长 刘涛 孙学金
（１解放军理工大学气象学院，江苏，南京２ｌｌ１０１；２解放军９５９４８部队，甘肃，酒泉７３２７５０）
摘要我国自２０００年建立北斗一号导航系统，２００３年开放民用，北斗系统在气象领域的应用广受关注。分析研究 北斗一号应用于高空风探测的可行性并进行了试验和验证。利用探空仪实时探测的高精度温、压、湿数据，实时确 定探空仪高度，注入北斗定位单元，通过无源定位方式确定探空仪位置，获取计算层风。通过与ＧＰＳ测风系统进行 双施放比对，风速偏差约为０．５ ｍ／ｓ，初步满足业务应用要求。 关键词 北斗一号 北斗探空仪 无源定位 高空风探测
引言
高空风是指地面上空各高度层空气的水平运
动，高空风是高空气象探测的主要内容之一¨】］，是全
球气候观测系统（ＧＣＯＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｏｂｓｅｒｖｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍ）中资料交换的基本气象要素之一。业务
中，通常根据随气球飘动的物体（示踪物）在空中运 动的轨迹来进行高空风的探测。
高空风的探测主要采用以下几种手段 ］：光学
测风经纬仪、无线电经纬仪、一次雷达、二次雷达、无
线电导航等。随着ＧＰＳ技术的成熟和商业化发展，
探空仪配备ＧＰＳ接收板就可完成定位工作，目前高
空气象探测业务中采用ＧＰＳ测风的测站已越来越 多。美国ＮＯＡＡ正在发展ＧＰＳ探测系统，计划替
换掉现有探测设备，日本的固定站、船舶站将逐渐配
备芬兰Ｖａｉｓａｌａ公司的ＧＰＳ测风系统。与其他测风
方式相比，ＧＰＳ测风的精度较高，已经成为未来发 展的主流趋势。
２００５年２月世界气象组织（ＷＭＯ）在毛里求斯
举行了有芬兰、日本、美国、法国、英国、德国、瑞士等
国家参与的第７届国际探空仪比对试验 ］，以检验
高空气象探测中重放球操作及信号重叠处理
高空气象探测中重放球操作及信号重叠处理
高英杰;顾黎燕;郭义涛;刘洁
【摘 要】L波段雷达高空气象探测中,重放球是影响高空探测质量的因素之一,重放球操作及信号重叠问题一直困扰着高空气象观测员,是影响高空探测质量的难题.基于此,文章结合工作实践总结了一些重放球的操作经验和技巧,为更好的完成高空气象综合探测工作提供参考;其中对信号重叠问题做了重点分析,并提出具体解决方法:即通过调整施放探空仪频率的方法错开两探空仪回答器的发射频率,使L波段雷达只能接收与之对应频率的探空仪回答器发射的频率,此方法从根本上有效解决了重放球引起的信号重叠问题,并在实际工作中得到验证,效果良好;大大提高了高空气象探测业务质量.
【期刊名称】《气象水文海洋仪器》
【年(卷),期】2016(033)001
【总页数】6页(P20-25)
【关键词】高空气象探测;重放球;信号重叠;解决方法
【作 者】高英杰;顾黎燕;郭义涛;刘洁
【作者单位】河北乐亭县气象局,乐亭 063699;河北保定市气象局,保定 071000;河北乐亭县气象局,乐亭 063699;河北乐亭县气象局,乐亭 063699
【正文语种】中 文
【中图分类】P412.23 高空气象探测系统作为综合气象观测系统的重要组成部分，是天气预报、气候预测预报和气候变化研究的重要依据之一，在天气预报和气候监测中发挥着重要作用。目前我国L 波段雷达高空气象探测系统是由 GFE(L)1 型二次测风雷达(以下简称L波段雷达)与 GTSl 型数字式电子探空仪(以下简称探空仪)组成[1]，此系统基本实现了探测数据采集、监测和集成的自动化，提高了探测资料的质量和精度，有效减少了错情率和值班员的工作量；台站使用的L波段数据处理软件是V3.32版[2]，虽然此探测系统和处理软件解决了不少技术难题，但在实际使用过程中由于各种原因仍然会造成雷达丢球、旁瓣抓球、缺测，甚至重放球的发生，严重影响记录的完整性和连续性，直接影响探测质量。降低探测资料的使用价值，同时也浪费人力物力。