大气探测第十一章：高空温湿压风的探测

2.无线电探空仪
无线电探空仪：
是一种遥测仪器，它可以将感应的气象要素值 转换为无线电信号，不断地向地面接收站发送， 地面上的接收设备同时接收和处理探空信号， 即可迅速获得探测结果。
无线电探空仪成为目前世界上探测40km以下空 中温、湿、压的主要方法。
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从地面要30km左右探空仪要求：
①较大动态测量范围 温度：+50～-90℃ 相对湿度：1%-100% 气压：1000-10hPa ②较小的滞后系数 ③采样周期小 ④造价低、体积小、重量轻、性能稳定
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3.雷达测风
随着测风工作的不断发展，雷达已被广泛用来测 定高空风向和风速。 我们知道，要对空间一点进行定位，须知道它的 三个座标。经纬仪测风是借助仰角、方位角和高 度进行定位的，而雷达则是借助仰角、方位角和 斜距来定位的。
源自文库
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3.雷达测风
一次雷达测风原理： 当雷达天线发射出的高频电磁波在空中行进时，碰 上目标物被反射回来，然后又被雷达天线接收。因 此，只要测出从发射高频脉冲（主波）到接收到反 射讯号（回波）所经过的时间，则目标至雷达站的 斜距Ｓ便可用下式计算出来。
⑤防辐射、防云雨沾湿
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2.无线电探空仪
探空仪的测量范围：
温度：+40～-80℃ ；△t≤±0.2℃
相对湿度：95%-15% ；环境温度>-25℃，△U≤±5%
环境温度<-25℃，△U≤±10% 气压：1050-10hPa ；气压>500hPa，△P≤±2hPa 气压<500hPa，△P≤±1hPa GTS1型数字探空仪需要与GFE(L)型二次测风雷达配合使用。
1 S ct 2
其中ｃ是电磁波在空间的传播速度，约为3×108 米／秒。 目标与雷达站的仰角和方位角可测，根据仰角、方位角和斜 距三个参数，便可算出各个高度上的平均风向风速。
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3.雷达测风
一次雷达的缺点： 一次雷达测风，要求雷达发射机有较大的发射 功率，所以电力消耗大，不经济。 探测高度较低，其探测的平均高度仅达10km左 右，斜距最大只能达到60km。 当高度较高、距离较远时，回波讯号太弱。 不能同时进行压、温、湿等气象要素的探测。
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3.雷达测风
701测风雷达天线
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3.雷达测风
读数部分为四只同步接收机和被它 们带动的刻度盘，两只指示方位角， 两只指示仰角
L波段雷达天线
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雷达波段划分
• 大多数雷达工作在超短波及微波波段，其频率 范围在30~300000兆赫，相应波长为10米至1 毫米，包括甚高频(VHF)、特高频(UHF)、超 高频(SHF)、极高频(EHF)4个波段 • 第二次世界大战期间，为了保密，用大写英文 字母表示雷达波段。将230—1000兆赫称为P 波段、1000—2000兆赫称为L波段、2000— 4000兆赫称为S波段、4000~8000兆赫称为C 波段、8000—12500兆赫称为x波段、12.5~18 千兆赫称Ku波段、18~26.5千兆赫称K波段、 26.5~40千兆赫 称Ka波段。上述波段一直沿用 至今
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1.概 述
探测方法：
– 无线电探空仪探测 – 飞机探测 – 火箭探测 – 气象卫星遥感探测
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1.概 述
无线电探空仪探测: 机械式电码探空仪 电子式探空仪 数字式探空仪 GPS探空仪
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1.概 述
常用方法：
气象业务中大量使用无线电探空，即采用无线电 遥测技术，由充有氢气的探空气球携带无线电探 空仪上升，进行温、压、湿的测量。 其优点： 它测得的资料具有较高的精度和分辨率。 长期以来形成了较严密的全球探测网，资料有 一定的可比性。 费用较低、探测高度高。 探测工作不受天气条件的限制，方法简单。 配合雷达进行跟踪观测还可获得高空风资料。 6
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11.2 高空风的探测
1.气球测风的基本原理 2.单经纬仪定点测风 3.雷达测风
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高空风的观测：
获得从地面到三十公里高度范围内不同高度上大气运动 及其变化的数据的方法，通称为“高空测风”或“高空 风的观测”。
高空风测定方法：
（1）利用系留气球或飞机将类似地面测风用的仪器带到高 空进行探测。 （2）采用施放测风气球然后进行跟踪。（气象台站）
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1.系留气球测风
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2.单经纬仪定点测风
单经纬仪定点测风就是使用一台 经纬仪，在一个固定的地点，观 测气球移动的轨迹来确定高空的 风向风速。
2 1
具有标准升速的气 球，测量仰角、方 位角。
△L
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2.单经纬仪定点测风
单经纬仪测风简便易行，但由 于实际升速偏离所假定的升速， 因而误差较大，精度较低。
第十一章 高空温湿压风 的观测
11.1 11.2 高空温湿压的综合测量 高空风的探测
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11.1 高空温湿压的综合测量
1.概述 2.无线电探空仪
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1.概 述
探测意义：
各种大气系统都有不同大小的水平和垂直范围。 许多主要的天气现象都发生在大气底层，对这个 底层各个高度上的温、湿、压、风向和风速的测 定，有助于了解高空大气状况，是研究大气中各 种热力、动力过程，以及天气分析和预报的最重 要的资料；对航空飞行、环境污染研究以及军事 应用方面都具有十分重要的意义。
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3.雷达测风
二次雷达：
是指所跟踪的目标物是有源的。这个有源的目标物就是 具有发生能力的“无线电回答器”。回答器受雷达发射的 “询问”脉冲所触发，同时它以和雷达相同的工作频率， 从空中发回“回答”脉冲（探空信号）。这种一问一答的 工作状态就构成了二次雷达的基本特点。
目前高空气象站普遍使用的是：701二次测风雷达和GFE （L）型二次测风雷达。
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温度传感器：采用棒状热敏电阻，阻体长10mm，直径 1mm左右，表面有高反射率涂层，短波反射率优于93%， 长波吸收率超过90%。热敏电阻在出厂时，已焊接在探 空仪纸盒盒盖内的白色塑料支架上。
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湿度片
湿度传感器：采 用高分子湿敏电阻， 外观黑色，感应材 料是裸露的。 0.01~2MΩ
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2.无线电探空仪
探空仪的基本结 构：
GTS1型数字探空仪由 传感器、智能转换器、 发射机三部分构成。
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工作原理
传感器 发射机 转成二进制数据 智能转换器 GFE(L)雷达
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2.无线电探空仪
（1）传感器：
温度传感器：采用棒状热敏电阻，阻体长10mm，直径 1mm左右，表面有高反射率涂层，短波反射率优于93%， 长波吸收率超过90%。热敏电阻在出厂时，已焊接在探 空仪纸盒盒盖内的白色塑料支架上。 湿度传感器：采用高分子湿敏电阻，外观黑色，感应材 料是裸露的。 气压传感器：采用硅阻固态压力传感器，其在工作范围 内具有良好的弹性和重复性。安装在智能转换器的印刷 电路板上。
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气压感应元件
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智能转换器 将各传感器的物 理量，按一定格 式转换成二进制 代码，以二进制 代码“0”控制 32.7kHz调制波 信号
0 0.218s 探空信号
1 约1s 测距
0
1
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L波段雷达天线
L波段雷达天线
GPS探空仪
由探空气球携带升空，利用气象要素 传感器感应高空温、压、湿气象要素， 同时接收来自GPS全球定位系统的无 线电信号，将温、压、湿信息和位置 信息或多普勒信息发送到地面，地面 设备将这些信息进行处理后可获得高 空数据。