高空风的计算解剖
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《高空风的测量》课件
处理和分析。
面临的挑战
高空环境的复杂性
高空中的气流不稳定、风速变化大，对测量设备的稳定性和可靠 性提出了更高的要求。
测量设备的维护与更新
高空风测量设备需要定期维护和更新，以确保数据的准确性和可靠 性。
数据处理的挑战
高空风数据量大、复杂度高，需要高效、精准的数据处理和分析方 法，对技术和算法提出了更高的要求。
接收到的回波信号经过处理后， 可以提取出目标的距离、方位、 高度等信息。
雷达的应用
用于探测降水、风场、气流等气 象信息，为气象预报和灾害预警 提供数据支持。
气象雷达
用于飞机导航和着陆，探测空中 的气象信息，保障飞行安全。
航空雷达
用于探测敌方目标，引导武器攻 击，保障军事行动的顺利实施。
军事雷达
飞 机 测 量
飞机飞行时，机翼与空气之间存在 相对运动，导致机翼上下的空气压 力不同，从而产生升力。
飞机的动力装置通常包括发动机和 螺旋桨，它们通过旋转产生推力， 使飞机前进。
飞机的应用
飞机在交通运输领域中应用广泛，如 商业航班、私人飞机和军用运输等。 在战争中，飞机可以用于侦察、轰炸 和战斗等任务。 在科学研究中，飞机可以用于气象观 测、地理测绘和环保监测等任务。
飞机介绍
飞机是一种由动力装置产生前进动 力，由固定机翼产生升力的航空器。 按照用途可以分为军用机和民用机， 其中军用机又可以分为战斗机、轰 炸机、侦察机等，民用机则可以分 为运输机、客机和直升机等。 飞机的发明极大地改变了交通运输、 战争和日常生活等方面。
飞机的工作原理
飞机的控制系统包括飞行操纵面、 起落架和推进系统等，用于控制飞 机的姿态、速度和高度等参数。
气象气球的工作原理
充气与升空
《空中领航学》4.5 计算空中风
tanWA sin DA （拉尺）
TAS GS
其中：
GS GS TAS
要求WS用TAS、DA、WA正弦定理
sin DA sinWA
NM
TAS
WS TAS
拉尺求得。
MH平MTK DA
GS
NM MTK
WD
WA WS2 WA WS
WS1
4.5.2 尺算风向风速
尺算风向风速的程序和步骤
tanWA sin DA TAS GS
4.5.2 尺算风向风速
尺算风向风速的注意事项
WA的正负号由DA的正负号来决定，符号始终一致。 |WA|的大小范围在0°~180°，由△GS来决定。
△GS条件 △GS>0 GS>TAS △GS≈0 GS≈TAS
△GS<0 GS<TAS
顺侧风 正侧风
逆侧风
DA≠0°
|WA|<90° 从正切尺上直接读出|WA|
240°
61° 104°
345° 183
-6°
171
339° -122° 23
217°
173° 240
+8°
227
181° +111° 36
292°
115° 310
-2°
285
113° -157° 28
137° 350
-4°
பைடு நூலகம்320
133° -141° 39
316° 352°
4.5.2 尺算风向风速
NM MTK90°
MH80°
TAS300
DA+10° GS330
WD149° WS63
4.5.2 尺算风向风速
尺算风向风速的原理
TAS GS
其中：
GS GS TAS
要求WS用TAS、DA、WA正弦定理
sin DA sinWA
NM
TAS
WS TAS
拉尺求得。
MH平MTK DA
GS
NM MTK
WD
WA WS2 WA WS
WS1
4.5.2 尺算风向风速
尺算风向风速的程序和步骤
tanWA sin DA TAS GS
4.5.2 尺算风向风速
尺算风向风速的注意事项
WA的正负号由DA的正负号来决定，符号始终一致。 |WA|的大小范围在0°~180°，由△GS来决定。
△GS条件 △GS>0 GS>TAS △GS≈0 GS≈TAS
△GS<0 GS<TAS
顺侧风 正侧风
逆侧风
DA≠0°
|WA|<90° 从正切尺上直接读出|WA|
240°
61° 104°
345° 183
-6°
171
339° -122° 23
217°
173° 240
+8°
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-2°
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113° -157° 28
137° 350
-4°
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133° -141° 39
316° 352°
4.5.2 尺算风向风速
NM MTK90°
MH80°
TAS300
DA+10° GS330
WD149° WS63
4.5.2 尺算风向风速
尺算风向风速的原理
基于地心大地坐标系的高空风计算方法
系 中计算 高 空风 的 新方 法 ， 但所 给 出的计 算 方法 把
风速 和风 向分别 在地心 和站 心 ２ 不 同 的坐标 系统 个 中计算 。这 种坐 标系上 的不统 一不 利于新 的高 空风 计算 方法 的应用 ， 因此 还需改 进 。 为了进 一步厘 清概
念、 方便 应 用 ， 文 对 高空 风 的计 算方 法 进 行研 究 。 本 首 先给 出了气球 的位 置坐标 在不 同坐标 系 中的转换 方 法 ， 后根据 高空 风的概 念 ， 然 建立 了在 地心 大地 坐 标 系 中计算 高 空风 的 方法 ， 后 利用 实 测 资料 对这 最 种计 算方 法 的计 算结果 进行 了初 步分析 。
大地 坐标 系的 高空风计 算 方法 ， 并把 计 算结 果与 站 心 坐标 系及 ｗＧＳ ８ 一 ４坐标 系 中的结 果进行 比较 。分析 表 明 ： 同坐标 系中 高空风 计 算结 果具 有较 好 的一 致性 ； 于传 统 的 高空风探 测 ， 可在 站 心 坐标 系中进 行 高 不 对 仍 空风 的计 算 ； 于导航 测风 ， 对 则应根 据位 置 参数 直接在 地 心大 地 坐标 系中进 行 高 空风的计 算 。
ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ａ ｉ ｉ ｃｐｌ ｐｐ ｒ ｗｉ ｄ ｓ ｕｎ ｎ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｂ ｓｃ ｐｒｎ ｉ ｅ ｏｆｕ ｅ ｎ ｏ ｄｉ ｇ． Ｔｈｅ ｕ ｅ ｎｄ ｄ ｒｖ ｄ ｆ ｏ ｔ ｓ ｍ ｅ ｈｏ ｎｄ ｆ ｏ ｐｐ ｒ ｗｉ ｅ ｉ ｅ ｒ ｍ ｈｉ ｔ ｄ ａ ｒ ｍ ｔ ｔ ｄｓ ｉ ｈｅ ｃ ｏｒ ｉ ｔ ＧＳ一 ４ ａ ｄ ｔ ｔ ｔｏ ｏ ｉ ｎ ｃ ｒ ｎ ｔ ｓ ａ ｃ ａ ｅ ｈｅ ｍｅ ｈｏ ｎ ｔ ｏ ｄ ｎａ ｅ Ｗ ８ ｎ ｈｅ ｓ ａ ｉ ｎ— ｒｇｉ ｏｏ ｄｉ ａ ｅ ｗａ ｃ ｌｕｌ ｔ ｄ． Ａｎ ｌ ｉ ｈｏ ａ ｙｓｓ ｓ ｗｓ ｔ ｔｔ ｅ ｕｌｓ ｄ ｒｖ ｄ ｆ ｏ ｄｉｆ ｒ ｎｔｍｅ ｈ ｓ ｗｅ ｅ ｕｎｉｏ ｍ ， ｎ ｈｅ ｕｐ ｒ ｗｉ ａ ａｃ ａ ｅ ｎ ｔ ｈａ ｈｅ ｒ ｓ ｔ ｅ ｉ ｅ ｒ ｍ ｆｅ ｅ ｔ ｏｄ ｒ ｆ ｒ ａ ｄ ｔ ｐｅ ｎｄ ｃ ｎ ｂｅ ｃ ｌ ｕｌｔ ｄ ｉ ｈｅ ｓ ａ ｉ ｎ— ｒｇ ｎ ｃ ｏｒ ｉ ａ ｅ ｗｉｈ ｔ ｒ ｄ ｔｏ ｌｓ ｕｎｄ ｎｇ ｍｅ ｈ ｓ，ｂ ｔ ｓ ｔ ｔｏ ｏ ｉ ｉ ｏ ｄ ｎ ｔ ｔ ｈｅ ｔ ａ ｉｉ ｎａ ｏ ｉ ｔ ｏｄ ｕｔｉ ｈｏｕ ｄ ｂｅ ｄｉｅ ｔｙ ｃ ｌ ｕ ａ ｅ ｒ ｌ ｒ ｃ ｌ ａ ｃ ｌ ｔ ｄ ｆｏｍ
高空气象探测中风的计算问题分析
高空气象探测中风的计算问题分析发表时间：2017-09-11T15:49:46.733Z 来源：《基层建设》2017年第13期作者：甘万英[导读] 摘要：大气探测是气象预报的基础，对探测方式和计算方法不断进行改进和完善，可以有效提升探测精确度。
对于气象工作者来说，在实际的探测工作中应不断发现问题并进行处理，不断提升预报服务水平。
阿克苏地区气象局新疆阿克苏 843000摘要：大气探测是气象预报的基础，对探测方式和计算方法不断进行改进和完善，可以有效提升探测精确度。
对于气象工作者来说，在实际的探测工作中应不断发现问题并进行处理，不断提升预报服务水平。
关键词：高空气象探测风向风速计算问题分析引言目前，高空气象探测系统主要是将二次测风雷达与电子探空仪进行结合，对高空处的风向、风速、气温、气压等气象要素进行探测，属于一种新型的探测系统，可以很容易的对探测数据信息实现一系列的采集、监测和集成。
自使用高空气象探测系统以来，我国的气象探测自动化程度得到了大幅度提升，再加上采集器速度快及使用便捷的特点，增强了高空气象探测资料的精确度水平，为气象预报和气候研究工作提供了方便，同时也满足了社会各个行业及人们日常生产生活的需求。
在对风气象要素进行探测的过程中，因外界多种因素的共同影响，使得探测到的风气象要素数据信息与实际的气象不符，对探测资料的准确性产生了影响，同时还阻碍了高空气象资料的正常发报，不利于高空探测工作的顺利进行。
所以分析高空气象探测中风的计算问题就显得十分必要。
1探测记录的探讨对于低空，尤其是近地面的摩擦层中，随着高度的增加风的变化主要与气层的稳定度有关，只有熟练掌握了风随高度的变化，在气象预报、环境污染监测和预报以及飞行器的升降过程中都十分重要。
对于摩擦层以上的自由大气来说，风与地转风类似，两个高度的矢量差接近与热成风。
热成风几乎平行于等温线，左、右两侧分别是低温区和高温区。
若随着高度的增加风向顺时针变化，则说明有暖平流出现；反正，则说明有冷平流产生。
10__单站高空风图分析
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天气学分析
(二) 大气稳定度的分析（续）
不过务必注意，不稳定度将趋于增大或减小 只能表示不稳定度演变的一种趋向，而不应 理解为气层已经处于不稳定或稳定的状态之 下。
气层实际的稳定度状况应同时应用温度—— 对数压力图等工具来作深入的分析。
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天气学分析
(三) 锋面的分析 利用单站高空风分析图，还可判断锋面性 质、锋区所在的位置、锋区的强度以及锋 的移速和走向等。
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23
天气学分析
End
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天气学分析
(三) 锋面的分析（续） 另外，这种工具也可作为天气图定性判断 锋面移速的补充方法之一。
具体作法是：从极坐标原点作一垂直于锋区 热成风矢线(或其延长线)的直线Vd(见图3.6)， Vd的长度就表示该层垂直于锋区风速分量的 大小。
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天气学分析
(三) 锋面的分析（续）
大气科学学院
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天气学分析
(四) 气压系统的分析和判断 利用单站高空风图还可判定本站处于什么 气压系统之中以及在系统的哪一部位等。 在没有天气图时，这就可作为判断天气系 统的一种参考的依据。
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天气学分析
(四) 气压系统的分析和判断（续） 在不同性质的气压系统中，风随高度的变 化的情况是不同的；在同一气压系统的不 同部位上，风随高度的变化情况也各不相 同。 这是应用单站高空风分析图来判断测站附 近的气压系统的性质和本站相对于系统的 部位的根据。
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天气学分析
(二) 大气稳定度的分析（续）
交点表示本站所 在处，四个部分分 别表示相对于测站 的部位。
高空风的计算
注意：前提是不考虑气球的上升运动时，气球在空间的水平运动时沿
等位势面运动的。
三、地心坐标系与站心坐标系的坐标转换
地心转换站心：
X i' ( X i X 0 )cos sin (Yi Y0 )sin sin ( Zi Z 0 )cos Yi ' ( X i X 0 )sin (Yi Y0 )cos Zi' ( X i X 0 )cos cos (Yi Y0 )sin cos ( Zi Z 0 )sin
高空风的计算
-----层风的计算
目录 / contents
1 站心坐标系 2 地心坐标系 3 两坐标的转换 4 存在的问题及想法
2015-6-21
基本定义
1、计算层 用于计算气层平均风的气层 2、层风 在计算层内用位移合成的方法求出的气层平均风
那么，如何来计算层风呢？
一、站心坐标系
R:气球的斜据
2 V
逐项计算并合并成后整理可得到经纬仪的测风误差为
2
2
2
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 H Q H (1 Q ) Q H T
2 V
要求：风矢量的随机误差小于等于2m/s。
2015-6-21
2015-6-21
现行计算方法的缺陷
2015-6-21
2）增加量得风层的密度。现算法两个量得风层的间隔为 1 分钟，适当减小间隔时间，增加密度，既降低了误差又为 特殊情况下风向变化过程的判断提供依据。同时，更高的 计算密度可以反映出小尺度的变化，凸显风的垂直变化特 征精度，提高高空风观测垂直分辨率，并根据相关标准选 取风特性层。
2015-6-21
第九章 高空风的测量
向气球内充灌氢气时，可以用浮力天平或平衡器 控制其净举力。
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9.2.3 气球的上升速度
气球实际升速与计算值的偏差：
2Km以下，接近地面时偏差最大； 2~12Km高度范围内偏差不大。
建议将气球在施放头5分钟内的计算升速值加 以订正：
施放后的第1分钟将升速增加20% 施放后的第2、3分钟将升速增加10% 施放后的第4、5分钟将升速增加5%
气球升速是根据当时空气密度、球皮等附加物重量 计算出气球净带力，按照净举力灌充氢气来确定。 但由于大气湍流和空气密度随高度变化，以及氢气 泄漏等因素的影响，气球升速不均匀导致高度误差 大，测风精度低。 在配合探空仪观测时，气象站用探空仪测得的温度， 气压、湿度资料计算出气球高度。
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9.4 高空风的测量
共有两组天线
一组监测探空仪信号的仰角 另一组监测探空仪信号的方位角。
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9.4 高空风的测量
气球轨迹法
因追踪设备不同，分为：
单经纬仪测风 双经纬仪测风 二次雷达测风 GPS导航测风
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9.4 高空风的测量
单经纬仪测风只能测出气球的仰角和方位角， 气球高度由升速和施放时间推算。
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9.4 高空风的测量
显然，在相同的发射功率下，二次雷达 比一次雷达探测距离更远，可测更高的 高空风。 但随着技术的发展，发射功率已不是大 的技术障碍时，着眼于提高测风精度和 经济效应等方面，一次雷达测风也有其 独特优势。
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探空仪即将拖放 701雷达待命工作
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9.5 风廓线雷达
高空风的计算分解
Zi X cos Yi sin Z 0
' i '
2018/10/25
计算层的划分
0 -20 min
20-40min
1分钟作为一个计算层
2分钟作为一个计算层
40- min
3分钟作为一个计算层
2018/10/25
根据误差传递公式
V 2 V 2 V 2 H H
1）直接计算求取各规定层次风的数据。首先计算出标准等 压面或规定高度层等位置的时间，再根据此时间分辨率的 要求，以高度的时间为中心，直接计算求取各规定层次的 风向、风速值。此方法得出的规定层次风数据相对精确， 但在风的特性层选取等方面不能被应用.
2018/10/25
内插法定风向原理
量得风层间的风要素内插的假设前提是相关数据之间的变化是线性的， 而实际上两个量得风层间由于种种原因，在自然系统中的实际变化， 1 分钟之间的风向并不是线性化的
其中，
：测站纬度
：测站经度
2018/10/25
站心转化为地心：
X i X i' cos sin Yi ' sin Zi' cos cos X 0 Yi X sin sin Yi cos Z cos sin Y0
' i ' ' i
δ：气球的仰角 Ψ:气球的方位角
转化为直角坐标系：
X i' Ri cos i cos i Yi ' Ri cos i sin i Z i' Ri sin i
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站心坐标系计算层风
第13章 高空风的测量
第13章高空风的测量13.1 概述13.1.1定义以下定义摘自《全球观测系统手册》（WMO，1981）测风气球的观测（Pilot-ballon observation）：由光学经纬仪跟踪一自由浮升气球确定高空风。
无线电测风(Radio wind observation)：用电子方法跟踪一自由浮升气球确定高空风。
无线电探空测风(Rawinsonde observation)：一种无线电探空和无线电测风相结合的观测方法。
高空观测(Upper-air observation)：一种在自由大气中直接或间接进行的气象观测。
高空风观测(Upper-wind observation)：在大气中规定高度进行的风的观测或在大气中完整的高空风速和风向的探测结果。
本章将主要探讨光学经纬仪和无线电测风观测方法。
气球技术、用特殊平台、特殊设备或间接用遥感技术测量的方法，将在第Ⅱ编的有关章节中介绍。
13.1.2高空风测量的单位高空风的风速通常使用的单位是米/秒或节（海里/时），有时也使用千米/时。
风向以气流的来向为准，以正北起算的度表示。
在陆地测站高空压、温、湿、风（TEMP）报告中，风向约整至最近的5°。
报告达到这种准确度的分辨率是由最先进的测风系统完成的，特别适用于高空风非常强的时候。
更准确的风向报告，尽量使用BUFR（二进制）编码，在要求最高准确度时使用。
用来指示高空观测值垂直位置的位势单位是标准位势米，符号为m（原文如此，我国采用gpm）*，定义为0.980655动力米。
在对流层中位势高度很接近以m（几何米）表示的高度。
高空风报告中的高度是海拔高度，但在计算时用从观测站求算的高度较方便。
13.1.3气象要求13.1.3.1在气象业务中的使用高空风的观测主要应用于所有尺度和所有纬度的业务气象预报，也用于质量场（温度和相对湿度）的观测。
高空风对保证飞机航行的安全和经济非常重要。
高空风测定的不准确性是制约现代火炮准确性的主要因素。
高空风的测量课件
风向标通常由一系列的风向箭组成， 箭的指向即为风向。而风向传感器则 通过电子感应元件感知风向。
风向测量仪器的分类
机械式风向标
利用风力驱动的风向标转动，箭头的指向表示风向。
电子式风向传感器
利用电子感应元件感知风向，通过电路将感应到的信号传输到显示 仪表或计算机系统。
超声波风向传感器
利用超声波探测空气流动的方向，通过测量超声波传播的时间和角 度来确定风向。
热式风速和风向测量技术利用加热元件释放热量，通过测量热量损失的速度来计算风速和风向。该技术具有较高 的灵敏度和分辨率，适用于低风速、高精度的气象测量。但受环境温度和气流波动影响较大，需要进行温度补偿 和校准。
激光雷达风速和风向测量技术
总结词
利用激光雷达探测大气中的折射率和散射特性来测量风速和风向，具有高精度、远距离探测的优势。
风向测量误差分析
机械磨损
长时间使用可能导致机械磨损 ，影响测量精度。
外部环境因素
如温度、湿度、气压等环境因 素可能影响测量结果。
仪器安装
仪器安装的角度和高度也可能 影响测量结果。
信号干扰
电磁干扰和噪声可能影响电子 式传感器的测量结果。
04 风速和风向的测量技术
机械式风速和风向测量技术
总结词
通过机械转动来测量风速和风向，具有结构简单、可靠耐用 的特点。
预警和应对自然灾害
通过高空风测量，可以监测到极端天 气事件的发展趋势，及时发出预警， 为灾害应对争取宝贵时间。
气候变化研究中的应用
气候模型验证
高空风测量数据可以用来验证气 候模型的准确性和可靠性，为气 候变化研究提供实证依据。
气候变化趋势分析
通过长期的高空风测量数据，可 以分析出气候变化的趋势和规律 ，为应对气候变化提供科学依据 。
风向测量仪器的分类
机械式风向标
利用风力驱动的风向标转动，箭头的指向表示风向。
电子式风向传感器
利用电子感应元件感知风向，通过电路将感应到的信号传输到显示 仪表或计算机系统。
超声波风向传感器
利用超声波探测空气流动的方向，通过测量超声波传播的时间和角 度来确定风向。
热式风速和风向测量技术利用加热元件释放热量，通过测量热量损失的速度来计算风速和风向。该技术具有较高 的灵敏度和分辨率，适用于低风速、高精度的气象测量。但受环境温度和气流波动影响较大，需要进行温度补偿 和校准。
激光雷达风速和风向测量技术
总结词
利用激光雷达探测大气中的折射率和散射特性来测量风速和风向，具有高精度、远距离探测的优势。
风向测量误差分析
机械磨损
长时间使用可能导致机械磨损 ，影响测量精度。
外部环境因素
如温度、湿度、气压等环境因 素可能影响测量结果。
仪器安装
仪器安装的角度和高度也可能 影响测量结果。
信号干扰
电磁干扰和噪声可能影响电子 式传感器的测量结果。
04 风速和风向的测量技术
机械式风速和风向测量技术
总结词
通过机械转动来测量风速和风向，具有结构简单、可靠耐用 的特点。
预警和应对自然灾害
通过高空风测量，可以监测到极端天 气事件的发展趋势，及时发出预警， 为灾害应对争取宝贵时间。
气候变化研究中的应用
气候模型验证
高空风测量数据可以用来验证气 候模型的准确性和可靠性，为气 候变化研究提供实证依据。
气候变化趋势分析
通过长期的高空风测量数据，可 以分析出气候变化的趋势和规律 ，为应对气候变化提供科学依据 。
10 单站高空风图分析
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天气学分析
(四) 气压系统的分析和判断（续）
例如，冷高压是浅薄系统， 例如，冷高压是浅薄系统，其高度一般只有 3~4km。在冷高压的东部，近地面风向偏北， 。在冷高压的东部，近地面风向偏北， 向上则转为偏南风。风向随高度升高而逆转， 向上则转为偏南风。风向随高度升高而逆转， 同时风速随高度升高而出现一风速减小层。 同时风速随高度升高而出现一风速减小层。 又如冷低压，这是一种深厚系统， 又如冷低压，这是一种深厚系统，气旋式环 流随高度升高而加强， 流随高度升高而加强，所以在冷低压内风向 随高度变化不大， 随高度变化不大，而风速则随高度升高而增 大。
一、单站高空风图的填绘（续） 填写的方法是： 填写的方法是：
根据测风报告中的某层风向， 根据测风报告中的某层风向，在图上找到相 应的风向线，再根据该层的风速， 应的风向线，再根据该层的风速，沿此风向 线找到相应风速值的点，在这里点上点子； 线找到相应风速值的点，在这里点上点子； 在该点旁注明风记录的高度(以 为单位 为单位， 在该点旁注明风记录的高度 以km为单位， 填写到小数一位)。 填写到小数一位 。
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天气学分析
一、单站高空风图的填绘（续） 在摩擦层以上风随高度的变化遵从热成风 原理。 原理。 所以从摩擦层顶(高度为数百米 开始， 高度为数百米)开始 所以从摩擦层顶 高度为数百米 开始，由 下向上按测风报告填写各层风的记录。 下向上按测风报告填写各层风的记录。
大气科学学院
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天气学分析
在自由大气中的某层若有冷平流时 在自由大气中的某层若有冷平流时，则该层 冷平流 逆时针偏转； 中的风随着高度升高将发生逆时针偏转 中的风随着高度升高将发生逆时针偏转； 若有暖平流 暖平流时 则风随高度升高将发生顺时 若有暖平流时，则风随高度升高将发生顺时 针偏转。 针偏转。
高空风的测量2
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4 GPS导航测风
通过GPS实施对升空气球的定位，再经由卫 星发回地面接收系统，从而确定气球的准确 位置
缺点：垂直方向的定位比较差，价格成本太 高
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第四节 高空风的计算
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1 单经纬主要学习内容
高空风的观测原理 高空风的观测仪器 高空风的观测方法
2
第一节 概述
3
1 高空风的观测意义
大气中各种物理过程和天气的变化都是在三维空 间中进行的，不同层次大气的性质和过程各不相 同，地面以上各高度上的气流情况就有很大的差 异，因此必须进行高空观测以取得空中各高度上 的气象要素值。
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1 光学测风经纬仪
主要观测气球仰角和方位角。气球高度由升 速和施放时间推算
使用：借助于经纬仪上的光学望远镜，由人 眼追踪气球，并从刻度盘上直接读出仰角和 方位角的度数
角坐标测量精度高，受天气条件限制
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2 无线电经纬仪
利用无线电定向原理，跟踪气球携带的探空 仪发射机信号，测得气球仰角和方位角。气 球高度则由探空资料计算得出。
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测风气球
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2 气球的漂浮方式
我们可以使气球以三种方式在空中飘浮：
①气球只飘浮在某一高度(等密度面)上，一般 称为平移气球
②气球以一定的垂直速度上升． ③气球以一定的速度降落．
14
为了测定地面以上至空中三十多公里各高度 上的风，一般都使用定速上升的气球。
测定出气球在上升过程中的运动轨迹即可计 算出大气各层中的平均风向、风速．
V nRHT, P FgVnRH g
P
RaT
Ra
n为球内气体克分子数。可见气球受的浮力 与球内气体质量成正比。如果n、g为常数， 上升中气球所受浮力保持常数。
4 GPS导航测风
通过GPS实施对升空气球的定位，再经由卫 星发回地面接收系统，从而确定气球的准确 位置
缺点：垂直方向的定位比较差，价格成本太 高
48
第四节 高空风的计算
49
1 单经纬主要学习内容
高空风的观测原理 高空风的观测仪器 高空风的观测方法
2
第一节 概述
3
1 高空风的观测意义
大气中各种物理过程和天气的变化都是在三维空 间中进行的，不同层次大气的性质和过程各不相 同，地面以上各高度上的气流情况就有很大的差 异，因此必须进行高空观测以取得空中各高度上 的气象要素值。
36
1 光学测风经纬仪
主要观测气球仰角和方位角。气球高度由升 速和施放时间推算
使用：借助于经纬仪上的光学望远镜，由人 眼追踪气球，并从刻度盘上直接读出仰角和 方位角的度数
角坐标测量精度高，受天气条件限制
37
38
2 无线电经纬仪
利用无线电定向原理，跟踪气球携带的探空 仪发射机信号，测得气球仰角和方位角。气 球高度则由探空资料计算得出。
12
测风气球
13
2 气球的漂浮方式
我们可以使气球以三种方式在空中飘浮：
①气球只飘浮在某一高度(等密度面)上，一般 称为平移气球
②气球以一定的垂直速度上升． ③气球以一定的速度降落．
14
为了测定地面以上至空中三十多公里各高度 上的风，一般都使用定速上升的气球。
测定出气球在上升过程中的运动轨迹即可计 算出大气各层中的平均风向、风速．
V nRHT, P FgVnRH g
P
RaT
Ra
n为球内气体克分子数。可见气球受的浮力 与球内气体质量成正比。如果n、g为常数， 上升中气球所受浮力保持常数。
高空风的计算解剖
θi+1
Ci+1(Xi+1,Yi+1)
Li+1
y(E)
当气球采用升速W时，气球的水平距离可表示为：
OCi Wti coti OCi1 Wti1cot i1
xi O C i co s i y i O C i s in i x i1 O C i1 c o s i1 y i1 O C i1 s in i1
Vi
Li 60(t i ti1)
注意：前提是不考虑气球的上升运动时，气球在空间的水平运动时沿
等位势面运动的。
三、地心坐标系与站心坐标系的坐标转换
地心转换站心：
Xi' (XiX0)cossin(Y iY 0)sinsin(ZiZ0)cos Y i' (XiX0)sin(Y iY 0)cos Zi' (XiX0)coscos(Y i Y 0)sincos(ZiZ0)sin
根据误差传递公式
V 2 V 2 2 V 22 H V2H 2
逐项计算并合并成后整理可得到经纬仪的测风误差为
V 2 T 2 2 H 2 Q 2 2 H 2 (1 Q 2 )22 Q 2H 2
要求：风矢量的随机误差小于等于2m/s。
改进的方法：目前，先进的设备已经可以实现自动 跟踪，每秒采样一次球坐标数据，为提高高空风探 测提供大量、可信的数据。改变现行的高空风的算 法能够更充分地利用这些数据。
高空风的计算
-----层风的计算
目录 / contents
1 站心坐标系 2 地心坐标系 3 两坐标的转换
4 存在的问题及想法
基本定义 1、计算层
用于计算气层平均风的气层 2、层风
在计算层内用位移合成的方法求出的气层平均风
高空气象探测——单站高空风记录整理
单元标题：第五章单站测风的记录整理第一节单站高空风的计算原理教学时数：（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：目的：了解单站测风的记录整理的目的和测风原理，测风站分类和水平距离、水平位移含义，单站测风风向、风速计算原理。
要求：掌握单站测风基本原理，明白水平距离、水平位移的含义，理解单站测风风向、风速计算原理。
主要教学内容：单站测风的记录整理目的和基本原理、测风站的分类，水平距离、水平位移的含义，单站测风风向、风速计算原理教学重点与难点：单站测风的记录整理目的，水平距离、水平位移含义，单站测风风向、风速计算原理课后作业：1、水平距离、水平位移的含义。
2、确定气球空间唯一位置至少需要何种参数？3、给出单站测风风向、风速计算原理公式，并给出各字母的意义，掌握各种方位变化风向的确定方法。
课后体会：通过授课，使学生明白了单站测风记录整理的目的，测风站的分类和单站测风基本原理，理解掌握了水平距离、水平位移的含义，效果良好。
第五章单站测风的记录整理目的：将经纬仪或测风雷达跟踪探测气球并读取目标的仰角、方位角、高度或斜距值后，通过计算，得到高空风随高度的分布情况，并在规定的时间内，按照上级业务管理部门规定的格式上报，我们把完成该项任务就定义为测风记录的整理。
第一节单站高空风的计算原理高空风的观测方法有双站测风、多站测风和单站测风三种。
单站测风：利用一台经纬仪或测风雷达跟踪探测气球的运动轨迹，得到高空风随高度的分布情况。
原理：探测气球在净举力的作用下，以一定的垂直速度上升时，同时也在风的作用下作水平运动。
由于充灌氢气后的气球体积较大，质量很小，在随风漂移运动中的惯性也很小，因此，我们可将气球的运动看作是空气质点的运动，气球在水平方向上的移动，完全可以代表空气质点的水平移动。
将每分钟气球在空间的位置垂直投影到水平面上，可分别得到气球的水平位移，即某一时段在水平面上的投影距离。
高度换算平均风速梯度风剖面
• 10分钟至1小时的平均风速基本上是一个稳定值，太短 了，则易突出峰值的作用，包括了脉动的最大部分， 风速值也不稳定，真实性较差；若取的过长，则风速 的变化将大大平滑。
最大风速的样本
采用年最大风速作为统计样本原因 ： （1）一年之中，只有一次风速是最大的，它应在统计场
中占有重要地位。 （2）对于建筑物，应该承受任何日期、任何月份的极大
350 0．16
C
有密集建筑群的城市市区
400 0．22
D
有密集建筑群的且房屋较高的城市市区
450 0．30
地貌的近似确定有下述原则： (1) 以拟建房屋为中心，2km为半径的迎风半圆
影响范围内的房屋高度和密度来区分类别，风向可 以该地区的主导风向为准。
(2) 以半圆影响范围内建筑物平均高度来划分类 别，当H＜9m为B类，9m≤H≤18m为C类，H＞18m 为D类。
非标准地貌的换算
不同的地貌，有不同的梯度风高度，在梯度风 高度以上，由于不受地表影响，不同地貌的梯 度风速度均相等。 10m高风压换算值：
w10,
3.12
(
10 ZG
)
2
w0
ZG——梯度风高度
（3）时距换算
根据国内外学者所得到的各种不同时距间平均风速 的比值，统计所得的比值如表
时距
1h
10min 5min 2min 1min 0.5min
使速度更均匀 收缩段——使稳定气流均匀加速 动力段——主要包括电机、风扇、导向片等
（4）参数量测
• 静压测量——静压管 • 压强测量——压强传感器 • 气流速度量测——皮托静压管（风速管）
3、群体建筑的体形系数
• 相互扰风洞实验结果 两相邻建筑 三相邻建筑
最大风速的样本
采用年最大风速作为统计样本原因 ： （1）一年之中，只有一次风速是最大的，它应在统计场
中占有重要地位。 （2）对于建筑物，应该承受任何日期、任何月份的极大
350 0．16
C
有密集建筑群的城市市区
400 0．22
D
有密集建筑群的且房屋较高的城市市区
450 0．30
地貌的近似确定有下述原则： (1) 以拟建房屋为中心，2km为半径的迎风半圆
影响范围内的房屋高度和密度来区分类别，风向可 以该地区的主导风向为准。
(2) 以半圆影响范围内建筑物平均高度来划分类 别，当H＜9m为B类，9m≤H≤18m为C类，H＞18m 为D类。
非标准地貌的换算
不同的地貌，有不同的梯度风高度，在梯度风 高度以上，由于不受地表影响，不同地貌的梯 度风速度均相等。 10m高风压换算值：
w10,
3.12
(
10 ZG
)
2
w0
ZG——梯度风高度
（3）时距换算
根据国内外学者所得到的各种不同时距间平均风速 的比值，统计所得的比值如表
时距
1h
10min 5min 2min 1min 0.5min
使速度更均匀 收缩段——使稳定气流均匀加速 动力段——主要包括电机、风扇、导向片等
（4）参数量测
• 静压测量——静压管 • 压强测量——压强传感器 • 气流速度量测——皮托静压管（风速管）
3、群体建筑的体形系数
• 相互扰风洞实验结果 两相邻建筑 三相邻建筑
10 单站高空风图分析
大气科学学院
11
天气学分析
(二) 大气稳定度的分析（续）
交点表示本站所 在处， 在处，四个部分分 别表示相对于测站 的部位。 的部位。
凡是上层为冷 区，下层为暖区 的那个部位，就 的那个部位， 是相对的不稳定 区，如图中偏西 的区域。
大气科学学院
12
天气学分析
(二) 大气稳定度的分析（续） 2. 大气稳定度变化的判断。 大气稳定度变化的判断。
(一) 冷暖平流的分析（续）
利用单站高空风分析图可以很清楚地判断风随 高度而所偏转的方向， 高度而所偏转的方向，因而也就很容易地用它 来判明测站上空冷暖平流的实际情况。 来判明测站上空冷暖平流的实际情况。
例如在图3.6中 例如在图3.6中： 在地面以上1～3km的气层中，风随高度升高而呈 在地面以上 ～ 的气层中， 的气层中 逆时针偏转，因此表示该气层中有冷平流； 逆时针偏转，因此表示该气层中有冷平流； 以上的气层中， 在3km以上的气层中，风随高度升高是呈顺时针偏 以上的气层中 转的，表示该层中有暖平流。 转的，表示该层中有暖平流。
大气科学学院
22
天气学分析
(四) 气压系统的分析和判断（续）
例如，冷高压是浅薄系统， 例如，冷高压是浅薄系统，其高度一般只有 3~4km。在冷高压的东部，近地面风向偏北， 。在冷高压的东部，近地面风向偏北， 向上则转为偏南风。风向随高度升高而逆转， 向上则转为偏南风。风向随高度升高而逆转， 同时风速随高度升高而出现一风速减小层。 同时风速随高度升高而出现一风速减小层。 又如冷低压，这是一种深厚系统， 又如冷低压，这是一种深厚系统，气旋式环 流随高度升高而加强， 流随高度升高而加强，所以在冷低压内风向 随高度变化不大， 随高度变化不大，而风速则随高度升高而增 大。
《高空风的测量》PPT课件
向气球内充灌氢气时，可以用浮力天平或平衡器 控制其净举力。
精选PPT
18
9.2.3 气球的上升速度
气球实际升速与计算值的偏差：
2Km以下，接近地面时偏差最大； 2~12Km高度范围内偏差不大。
建议将气球在施放头5分钟内的计算升速值加 以订正：
施放后的第1分钟将升速增加20% 施放后的第2、3分钟将升速增加10% 施放后的第4、5分钟将升速增加5%
施放后的第45分钟将升速增加5精选ppt20924就是设法使气球在某一选定的高度上达到净举力为零或者在相当厚的某一层中气球净举力为零则气球可在某高度或某气层上随气流水平移动使用追踪定位设备测定气球在各个时刻的位臵就可计算出在选定高度上气球位于不同xy坐标点上的位移即风向和风速
第九章 高空风的测量
向卫国
精选PPT
28
9.3.3 无线电经纬仪
与测风雷达相比，具有低能耗，设备重 量轻的优点。
共有两组天线
一组监测探空仪信号的仰角 另一组监测探空仪信号的方位角。
精选PPT
29
9.4 高空风的测量
气球轨迹法
因追踪设备不同，分为：
单经纬仪测风 双经纬仪测风 二次雷达测风 GPS导航测风
精选PPT
1
9.1 高空风的观测方法
大气中各种物理过程和天气的变化都是在三维 空间中进行的，不同层次大气的性质和过程各 不相同，地面以上各高度上的气流情况就有很 大的差异，因此必须进行高空观测以取得空中 各高度上的气象要素值。
大气在空间的运动基本上是水平的，气流在垂 直方向的分量与水平方向的分量相比，一般是 很小的。
12
9.2 气象气球
精选PPT
13
9.2.1 概述
气球是目前高空观测中使用的主要工具。 按照使用目的，可分为三类：
精选PPT
18
9.2.3 气球的上升速度
气球实际升速与计算值的偏差：
2Km以下，接近地面时偏差最大； 2~12Km高度范围内偏差不大。
建议将气球在施放头5分钟内的计算升速值加 以订正：
施放后的第1分钟将升速增加20% 施放后的第2、3分钟将升速增加10% 施放后的第4、5分钟将升速增加5%
施放后的第45分钟将升速增加5精选ppt20924就是设法使气球在某一选定的高度上达到净举力为零或者在相当厚的某一层中气球净举力为零则气球可在某高度或某气层上随气流水平移动使用追踪定位设备测定气球在各个时刻的位臵就可计算出在选定高度上气球位于不同xy坐标点上的位移即风向和风速
第九章 高空风的测量
向卫国
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28
9.3.3 无线电经纬仪
与测风雷达相比，具有低能耗，设备重 量轻的优点。
共有两组天线
一组监测探空仪信号的仰角 另一组监测探空仪信号的方位角。
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29
9.4 高空风的测量
气球轨迹法
因追踪设备不同，分为：
单经纬仪测风 双经纬仪测风 二次雷达测风 GPS导航测风
精选PPT
1
9.1 高空风的观测方法
大气中各种物理过程和天气的变化都是在三维 空间中进行的，不同层次大气的性质和过程各 不相同，地面以上各高度上的气流情况就有很 大的差异，因此必须进行高空观测以取得空中 各高度上的气象要素值。
大气在空间的运动基本上是水平的，气流在垂 直方向的分量与水平方向的分量相比，一般是 很小的。
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9.2 气象气球
精选PPT
13
9.2.1 概述
气球是目前高空观测中使用的主要工具。 按照使用目的，可分为三类：
第四章 5高空急流
2. 急流随着极锋南北位移，冬强夏弱 冬季平均：40o~60oN，甚至更低纬度 夏季平均：60o~70oN，极圈附近
3.急流下方地面气旋、反气旋活跃
三、副热带西风急流的结构特点
1.副热带西风急流位于中纬度对流层顶和热带对流 层顶断裂处，副热带锋区上方。 平均高度150~200hpa（12公里左右）
2. 随副热带锋南北位移 冬季：20o~30oN 夏季：35o~45oN
四、热带东风急流
1. 冬季在赤道附近 夏季位于10o~20oN
2. 平均高度在热带对流层顶，100~150hpa 3. 亚洲——非洲东风急流最强：海陆对比和青藏高 轴左侧风速具有气旋性切变急流轴右侧风速具有反气旋性切变急流轴左侧有偏差风的辐合急流轴右侧有偏差风的辐散二极锋急流的结构特点p194图4431
第五节
高空急流
一、急流的一般概念和基本特征
1.定义：对流层上部强而窄的气流带 Vmax ≥ 30m / s 2. 水平长度： 上万km 水平宽度： 几百km 厚 度： 几km
3.水平风切变： 垂直风切变：
4. 急流轴左侧风速具有气旋性切变 急流轴右侧风速具有反气旋性切变
5. 急流轴左侧有偏差风的辐合 急流轴右侧有偏差风的辐散
二、极锋急流的结构特点 （P194图4.43） 图 ）
1.极锋急流位于极地对流层顶和中纬度对流层顶的断裂 处，极锋锋区上方，平均高度在300hpa（10公里）
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2020/10/16
内插法定风向原理
量得风层间的风要素内插的假设前提是相关数据之间的变化是线性的， 而实际上两个量得风层间由于种种原因，在自然系统中的实际变化， 1 分钟之间的风向并不是线性化的
2020/10/16
2）增加量得风层的密度。现算法两个量得风层的间隔为 1 分钟，适当减小间隔时间，增加密度，既降低了误差又为 特殊情况下风向变化过程的判断提供依据。同时，更高的 计算密度可以反映出小尺度的变化，凸显风的垂直变化特 征精度，提高高空风观测垂直分辨率，并根据相关标准选 取风特性层。
2020/10/16
改进的方法：目前，先进的设备已经可以实现自动 跟踪，每秒采样一次球坐标数据，为提高高空风探 测提供大量、可信的数据。改变现行的高空风的算 法能够更充分地利用这些数据。
1）直接计算求取各规定层次风的数据。首先计算出标准等 压面或规定高度层等位置的时间，再根据此时间分辨率的 要求，以高度的时间为中心，直接计算求取各规定层次的 风向、风速值。此方法得出的规定层次风数据相对精确， 但在风的特性层选取等方面不能被应用.
Vi
Li 60(t i ti1)
注意：前提是不考虑气球的上升运动时，气球在空间的水平运动时沿
等位势面运动的。
三、地心坐标系与站心坐标系的坐标转换
地心转换站心：
X
' i
( X i
X0)cos
sin
(Yi
Y0 ) sin
sin
(Zi
Z0 ) cos
Yi' (Xi X0)sin (Yi Y0) cos
θi+1
Ci+1(Xi+1,Yi+1)
Li+1
y(E)
当气球采用升速W时，气球的水平距离可表示为：
OCi Wti cot i OCi1 Wti1 cot i1
xi OCi cos i yi OCi sin i xi 1 OCi 1 cos i 1 yi 1 OCi 1 sin i 1
X
' i
Ri
cos i
cos i
Yi' Ri cos i sin i
Z
' i
Ri
sin i
2020/10/16
站心坐标系计算层风
N
P1
P2
P3
P4
C1
C2
C3
C4
O:
OC:水平距离；Pi Pi+1:空间位移；Ci Ci+1：水平位移
5
i
气球的水平位置
x(N)
y
Li
O
Ci (Xi,Yi)
N
V2
2 T2
H 2Q22
H
2
(1
Q2
)2
2
Q2
2 H
要求：风矢量的随机误差小于等于2m/s。
2020/10/16
2020/10/16
现行计算方法的缺陷
风速：代替的方法将可能产生不可接受的误差；30km，误差达到百米 风向：1)内插方法的线性假设前提实际上不完全成立，计算中必然产生一定的误 差（风向的分析，不成线性变化） 2)某些风向变化大时，现行方法对风向变化过程的判断可能得出与实际完全 相反的结论。
Zi
X
' i
cos
Yi '
sin
Z0
2020/10/16
计算层的划分
0 -20 min 1分钟作为一个计算层 20-40min 2分钟作为一个计算层 40- min 3分钟作为一个计算层
2020/10/16
根据误差传递公式
V2
V
2
2
V
2
2
V H
2
2 H
逐项计算并合并成后整理可得到经纬仪的测风误差为
Zi' (Xi X0) cos cos (Yi Y0)sin cos (Zi Z0)sin
其中，
：测站纬度
：测站经度
2020/10/16
站心转化为地心：
Xi
X
' i
cos
sin
Yi '
sin
Zi'
cos
cos
X
0
Yi
X
' i
sin
sin
Yi '
cos
Zi'
cos
sin
Y0
高空风的计算
-----标系 3 两坐标的转换
4 存在的问题及想法
2020/10/16
基本定义 1、计算层
用于计算气层平均风的气层 2、层风
在计算层内用位移合成的方法求出的气层平均风
那么，如何来计算层风呢？
一、站心坐标系
R:气球的斜据 δ：气球的仰角 Ψ:气球的方位角 转化为直角坐标系：
2020/10/16
3）直接计算各规定层次风数据或增加计算量得风层的密 度，根据测风雷达获取球坐标数据的特性，必须对球坐数 据进行必要的逻辑性平滑处理，从而避免球坐标数据的随 机误差造成的风数据准确性。
2020/10/16
2020/10/16
2020/10/16
x xi1 xi y yi1 yi
2020/10/16
层风的风速：
x2 y2 Vi1 60(ti1 ti )
2020/10/16
二、地心坐标系中层风计算的基本公式
地心坐标系中层风计算的方法是将气球位置投影到通过测站的水平面 上根据单位时间内相邻时刻气球的水平位移求取层风。
简单来说就是将站心坐标系中的气球水平位移替换为平行于地球表面 的弧长，计算原理同站心，即：
内插法定风向原理
量得风层间的风要素内插的假设前提是相关数据之间的变化是线性的， 而实际上两个量得风层间由于种种原因，在自然系统中的实际变化， 1 分钟之间的风向并不是线性化的
2020/10/16
2）增加量得风层的密度。现算法两个量得风层的间隔为 1 分钟，适当减小间隔时间，增加密度，既降低了误差又为 特殊情况下风向变化过程的判断提供依据。同时，更高的 计算密度可以反映出小尺度的变化，凸显风的垂直变化特 征精度，提高高空风观测垂直分辨率，并根据相关标准选 取风特性层。
2020/10/16
改进的方法：目前，先进的设备已经可以实现自动 跟踪，每秒采样一次球坐标数据，为提高高空风探 测提供大量、可信的数据。改变现行的高空风的算 法能够更充分地利用这些数据。
1）直接计算求取各规定层次风的数据。首先计算出标准等 压面或规定高度层等位置的时间，再根据此时间分辨率的 要求，以高度的时间为中心，直接计算求取各规定层次的 风向、风速值。此方法得出的规定层次风数据相对精确， 但在风的特性层选取等方面不能被应用.
Vi
Li 60(t i ti1)
注意：前提是不考虑气球的上升运动时，气球在空间的水平运动时沿
等位势面运动的。
三、地心坐标系与站心坐标系的坐标转换
地心转换站心：
X
' i
( X i
X0)cos
sin
(Yi
Y0 ) sin
sin
(Zi
Z0 ) cos
Yi' (Xi X0)sin (Yi Y0) cos
θi+1
Ci+1(Xi+1,Yi+1)
Li+1
y(E)
当气球采用升速W时，气球的水平距离可表示为：
OCi Wti cot i OCi1 Wti1 cot i1
xi OCi cos i yi OCi sin i xi 1 OCi 1 cos i 1 yi 1 OCi 1 sin i 1
X
' i
Ri
cos i
cos i
Yi' Ri cos i sin i
Z
' i
Ri
sin i
2020/10/16
站心坐标系计算层风
N
P1
P2
P3
P4
C1
C2
C3
C4
O:
OC:水平距离；Pi Pi+1:空间位移；Ci Ci+1：水平位移
5
i
气球的水平位置
x(N)
y
Li
O
Ci (Xi,Yi)
N
V2
2 T2
H 2Q22
H
2
(1
Q2
)2
2
Q2
2 H
要求：风矢量的随机误差小于等于2m/s。
2020/10/16
2020/10/16
现行计算方法的缺陷
风速：代替的方法将可能产生不可接受的误差；30km，误差达到百米 风向：1)内插方法的线性假设前提实际上不完全成立，计算中必然产生一定的误 差（风向的分析，不成线性变化） 2)某些风向变化大时，现行方法对风向变化过程的判断可能得出与实际完全 相反的结论。
Zi
X
' i
cos
Yi '
sin
Z0
2020/10/16
计算层的划分
0 -20 min 1分钟作为一个计算层 20-40min 2分钟作为一个计算层 40- min 3分钟作为一个计算层
2020/10/16
根据误差传递公式
V2
V
2
2
V
2
2
V H
2
2 H
逐项计算并合并成后整理可得到经纬仪的测风误差为
Zi' (Xi X0) cos cos (Yi Y0)sin cos (Zi Z0)sin
其中，
：测站纬度
：测站经度
2020/10/16
站心转化为地心：
Xi
X
' i
cos
sin
Yi '
sin
Zi'
cos
cos
X
0
Yi
X
' i
sin
sin
Yi '
cos
Zi'
cos
sin
Y0
高空风的计算
-----标系 3 两坐标的转换
4 存在的问题及想法
2020/10/16
基本定义 1、计算层
用于计算气层平均风的气层 2、层风
在计算层内用位移合成的方法求出的气层平均风
那么，如何来计算层风呢？
一、站心坐标系
R:气球的斜据 δ：气球的仰角 Ψ:气球的方位角 转化为直角坐标系：
2020/10/16
3）直接计算各规定层次风数据或增加计算量得风层的密 度，根据测风雷达获取球坐标数据的特性，必须对球坐数 据进行必要的逻辑性平滑处理，从而避免球坐标数据的随 机误差造成的风数据准确性。
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x xi1 xi y yi1 yi
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层风的风速：
x2 y2 Vi1 60(ti1 ti )
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二、地心坐标系中层风计算的基本公式
地心坐标系中层风计算的方法是将气球位置投影到通过测站的水平面 上根据单位时间内相邻时刻气球的水平位移求取层风。
简单来说就是将站心坐标系中的气球水平位移替换为平行于地球表面 的弧长，计算原理同站心，即：