GFEL1型二次雷达测风性能评价

测量的风向风速与全球卫星导航测风结果的趋势一 致性很 好, 风 速测量 准确性 与稳定 性明显好 于风向; 二 次雷达
风速随高度与风速误差略有增加, 但差别 不大, 能保持 很高的 测量精 度; 而 风向误 差以中 空最 大, 低空次 之, 16km
以上高空明显好于其它层次, 在风速大于 16m/ s 误差明显减小; 但 二次雷 达测风误 差波动 较大, 稳定性 相对较 差,
各种不同探测系统之间的国际对比是提高全球高空气象探测准确度和保持探空资料可比较性的重要手段之
一。为了提高探空仪质量, 世界气象组织根据探测技术的发展, 定期或者不定期地举办国际探空比对试验。通过 国际比对, 一方面评估各国业务探空仪的水平, 另一方面针对探空新技术与新设备进行测试与评估, 为探空业务 发展奠定技术基础。利用 2010 年世界气象组织在中国阳江探空站举办国际探空比对的机会, 对 GPS 测风与地 面二次雷达测风性能进行综合分析, 为中国下一代探空测风体制发展提供借鉴。
司( 简称长峰, 在图 1~ 图 9 中标为 CHANGF) 和中国华云技术开发公司参加了本次国际比对试验。除中国南京 大桥机器有限公司的 GT S1 2 型 L 波段电子探空仪系统使用的是 L 波段二次测风雷达外, 其它参试的探空仪系 统( 包括国外的 14 个和中国的 2 个厂家) 都是基于 GPS 导航测风的探空系统。
空风探测手段还是常规气球测风, 时间最长的高空风观测记录就是通过在全球观测网络, 每天施放无线电探空仪 获取, 这种探测方法已经提供自 20 世纪 30 年代以来的高空气象变量的数据库。
对于常规探空测风技术, 目前全球可以分为 4 种类型: 高空气象探测雷达- 探空仪系统、GPS 测风- 探空系 统、导航测风- 探空系统和无线电经纬仪测风- 探空系统。我国和前苏联及东欧国家全部使用高空气象探测雷 达- 探空仪系统, 其余国家中也有以高空气象探测雷达- 探空仪系统为主。南美、非洲、大洋洲、东南亚和部分欧 洲地区国家的部分台站使用 GP S 测风- 探空系统; 欧洲、加拿大和韩国等原先使用的罗兰- C 导航测风- 探空 系统, 目前也趋于淘汰, 转为使用 GP S 测风- 探空系统; 美国、印度、日本和部分东南亚国家还有部分台站使用无 线电经纬仪测风- 探空系统[ 6] 。
第 26 卷第 1 期 2011 年 2 月
成 都 信息 工 程 学 院 学 报 JOU R NA L OF CHEN G DU U N IVER SITY OF INFOR M AT ION TECHN OLO GY
文章编号: 1671 1742( 2011) 01 0091 07
Vol. 26 No. 1 Feb. 2011
特别表现在近地面层与中空, 因此未来测风应逐渐向卫星导航测风体制发展, 以提高中国高空风探测的水平。
关 键 词: 气象探测; 二次雷达; 测风; 性能评估; 比对
中图分类号: T P202+ . 2
文献标识码: A
1 引言
高空测风有多种方式, 主要分为有球测风和无球测风两种。有球测风主要以常规探空气球测风为主, 为满足 一些特殊业务和科研需要, 目前进行高空风探测的还有下投 式探空仪探测[ 1] 与自由漂浮、平飘和系留气球探 测[ 2] 等; 在高空风的无球探测方面, 风廓线雷达[ 3] 、激光雷达[ 4] 与声雷达[ 5] 是典型的代表。但是目前最常用的高
芬兰 VAISALA 公司的探空仪占国际市场的 67% , 特别是 2001 年推出了采用 GPS 体制的数字化 RS92 探 空仪, 标志着芬兰 VA ISA LA 公司在探空技术上有了全新的发展[ 9] , 李伟等对于芬兰 V A ISALA 公司 RS92 探空 仪性能开展评估, 证明其可靠性高, 一致性非常好[ 10] 。在国内对国产探空仪的试验考核与性能评估时, 通常都采 用 RS92 探空仪作为比 对参考 标准[ 11] , 而 在本次 国际探 空比对 中, 世 界气 象组织 初步分 析结果 也表明 芬兰 VAISALA 探空仪性能稳定, 探测准确性与可靠性均较好。但是在此次比对中, 由于比对分组原因, 大桥探空仪 并没有与 RS92 探空仪分在一组, 但是长峰探空仪分别与大桥探空仪和 RS92 探空仪进行了同球施放, 因此首先 将长峰探空仪与 RS92 探空仪进行比对分析。
对于 GP S 测风, 其测量误差仅取决于 GP S 芯片的信号处理与采用的平滑算法, 2005 年在毛里求斯开展的气 象探空国际比对结果显示, 所有 GPS 测风在全量程范围内都已经提供了足够高的测量精度, 能满足气候观测需 求[ 7] 。目前国际上都在逐渐发展 G PS 探空系统。而中国主要使用雷达测风体制, 从 2002 年开始, 对探空系统进 行了升级换代, 基本形成了以 L 波段雷达- 电子探空仪为主体的探测体系; 对于地面二次测风雷达, 影响测量精 度的因子复杂, 包括方位角、仰角和距离的测量误差, 风速大小以及计算方法等, 甚至与地面雷达本身的维护与标 定都有很大关系。因此 GP S 测风体制具有较大的优越性, 卫星导航测风是未来气象探空的发展方向[ 8] , 未来随 着中国北斗卫星导航系统的发展与成熟, 中国探空业务必将从二次雷达测风过渡到卫星导航测风系统。
GFE( L) 1 型二次雷达测风性能评估
李 伟, 张玉存
( 中国气象局气象探测中心, 北京 100081)
摘要: 通 过第八届世界气象组织阳江国际探空比对, 采取同球 比对施放方式, 选 择全球卫星 导航测风 作为比对
标准, 对中国目前业务使用的 GF E( L) 1 型二次雷达系统 测风能力开展系统性评估。初 步评估结果 表明, 二次雷达
2 评估资料背景介绍
2010 年 7 月 12 日至 8 月 1 日, 世界气象组织在中国广东阳江组织了第八届国际探空仪比对试验。广东阳
收稿日期: 2010 12 15; 修订日期: 2011 01 18 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 40975064)
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成都信息工程学院学报
第 26卷
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江站位于北回归线以南, 海拔 88m, 北纬 21 50 , 东经 111 58 , 属亚热带气候, 常年雨水充沛, 7 月份平均温度为 28 2 , 平均湿度为 85% , 平均降水量为 191 4mm, 地面平均风速为 3 8m / s, 最大风速为 7 5m/ s, 高空对流层顶
高度为 16596m, 零度层高度为 5271m。 中国南京大桥机器有限公司( 简称大桥, 在图 3~ 图 9 中标为 DAQIAO) 、航天科工集团第 23 研究所长峰公