常规高空气象探测规范docx.docx
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常规高空气象探测规范docx
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
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
第五章高空气象观测技术人员.5
第六章高空压、温、湿、风观测.5
第七章观测前准备工作.6
第八章探空仪施放及观测.6
第九章观测数据实时处理.8
第十章报告电码编制及传输.14
第十一章月报表编制.15
第十二章测站质量保证.16
第十三章高空气象观测网质量保证.16
第十四章资料管理.17
附件A高空观测常用计算公式和参数18
附件B数据文件命名规则34
附件C探空系统秒级观测资料上传文件格式38
附件D高空全月观测数据归档格式51
常规高空气象观测业务规范
第一章总则
常规高空气象观测是指采用气球携带无线电探空仪，以自由升空方式对自地球表面到几万
米高度空间的大气气象要素（气压、温度、湿度）和运动状态（风向风速）等的变化进行观测、
收集、处理的活动和工作过程。
1.1本规范适用于L波段二次测风雷达—电子探空仪、无线电经纬仪、卫星导航定位探空等
常规高空气象观测系统。
1.2本规范涉及常规高空气象观测业务管理、探测环境、仪器设备、数据采集、数据处理、
编制报告电码、资料传输及质量监控等方面的内容。
1.3编写本规范的主要依据：
《气象法》（中华人民共和国，2001年）
《高空气象观测规范》（中央气象局，1977年4月）
《常规高空气象探测规范（试行）》（中国气象局,2003年）
《高空压、温、湿风报告电码（GD—04Ⅲ）》（国家气象局，1982年12月）
《高空风报告电码（GD—03Ⅲ）》（国家气象局，1982年12月）
《高空气候月报电码（FM75—Ⅵ）》（国家气象局，1982年12月）
《气象仪器和观测方法指南》（第六版）（世界气象组织，2005年）
《氢氧站设计规范》（GB50177—2005）
《氢气使用安全技术规程》（GB4962—2008）
第二章高空气象观测站
2.1高空气象观测站环境要求
2.1.1采用定向天线（雷达）观测系统的高空气象观测站应四周开阔，障碍物对观测系统
天线形成的遮挡仰角不得高于5,特别是观测站盛行风下风方向120范围内的障碍物对观测系统
的天线形成的遮挡仰角不得高于2。
在观测气球施放场地半径50m范围内要求平坦空旷，无架空
电线、建筑、林木等障碍物。
2.1.2卫星导航定位系统高空气象观测站应四周开阔，障碍物对卫星导航定位系统接收天
线形成的遮挡仰角不得高于5。
在气球施放场地半径50m范围内要求平坦空旷，无架空电线、变
压器、建筑、林木等障碍物。
2.1.3高空气象观测站的电磁环境应满足观测系统的要求。
由国家无线电频率管理部门审
定的气象探空系统所使用的无线电频段,不允许其他部门或个人非法使用。
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常规高空气象观测业务规范
2.1.4高空气象观测站应有符合国家供电规范的电源和满足实时资料传输要求的通信方
式。
其水、电、暖、交通等附属设施齐全、便利。
2.2高空气象观测站业务要求
2.2.1保护探测环境，保证观测资料的完整性和连续性。
2.2.2按要求取准、取全具有代表性、准确性、比较性的第一手观测数据，及时上传观测
资料。
报送每时次观测的完整数据（包括仪器和设备参数、软件系统参数、探测环境参数、台
站工作参数、质量控制参数等）。
按时、准确地提供高空气压、温度、湿度和风观测数据的月
数据文件。
2.2.3观测设备按照设备技术手册的要求安装、维护、检查和检定，确保设备工作状态稳
定；做好观测仪器换型的对比评估等工作。
2.2.4观测资料要按照规定的标准、方法进行质量控制。
2.3值班工作室应符合相应观测设备安装和使用的技术要求。
2.4观测系统设施与设备要采取有效的雷电和静电防护措施，保护设备不受损害。
2.5高空气象观测站制（储、用）氢要求
2.5.1制（储、用）氢室应选择远离繁华的市区、住宅和火源区域；不宜位于明火源的下
风方；制（储、用）氢室与民用建筑的距离必须大于25m以上，与重要建筑的距离大于50m以上。
制氢室、储氢室和充气室均为防爆间，应采用轻质屋顶和有利于泄压的门窗，各房间门、窗的
面积与房间体积的比值介于0.05～0.22（m2/m3）。
2.5.2制（储、用）氢室通风良好，严禁烟火，室外要有明显的警示标志，并有健全的安
全措施。
化学制氢用的苛性钠、矽铁粉必须分别存放。
制氢室、储氢室和充气室必须互为独立，
且制氢室和储氢室两者的距离≥5m。
顶棚和墙壁采用阻燃材料建造。
2.5.3水电解制氢设备主机的工作环境要求在0℃以上。
2.5.4制（储、用）氢室供电装置必须符合《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》等
要求。
并安装防爆灯和防爆开关。
配备必要的消防设施。
2.5.5制（储、用）氢室具备良好的防雷和防静电设施，其接地电阻应小于4Ω。
并定期检
查防雷和防静电接地的有效性，确保接地牢固可靠。
2.5.6制（储、用）氢设备要进行定期的检查、维护和检定。
2.6观测时次
2
常规高空气象观测业务规范
2.6.1定时高空气象观测时次是指北京时02时、08时、14时、20时，正点施放时间分别是
北京时01时15分、07时15分、13时15分、19时15分。
各高空气象观测站具体进行观测的时次及
项目由国务院气象主管机构规定。
2.6.2需临时增加高空气象观测时，须经省、自治区、直辖市以上气象主管机构批准，并
报国务院气象主管机构备案。
2.7做好观测人员的技术培训工作；严格执行业务规章制度和质量考核办法。
第三章观测装备
3.1无线电探空仪:
由温度、湿度、气压传感器，测量电路，控制（解码）电路，发射电路
和电池等部分组成。
探空仪传感器的测量范围分别为：
温度从50℃至―90℃；湿度从1%至100%
（RH）；气压从1050hPa至1hPa，观测精度应符合规定要求。
3.1.1温度传感器:
对环境温度的变化必须具有充分快的反应速率，以确保上升过程中热滞
后造成的系统误差＜0.1℃/km。
3.1.2湿度传感器:
与大气中水分子自由迅速交换，能够真实反应大气中水汽的分布情况。
3.1.3气压传感器:
在1050至5hPa的动态范围内保持其准确度，并在规定较低气压下仍具有
0.1hPa的分辨率。
3.1.4测量、控制（解码）和发射电路:
测量、控制（解码）电路必须加装参考器和电子转
换器。
用于二次雷达的探空仪应具有无线电应答器。
卫星导航定位探空系统应具有无线电导航
讯号接收和发射功能。
探空仪无线电频谱宽度满足有关技术规定的要求。
3.1.5电池:
无线电探空仪所使用的电池应具有充足的容量，在温度15℃条件下能提供100
分钟及以上的电能，且输出电压降低幅度不能高于标称电压的5%。
而当温度从15℃降至–10℃
时，输出电压不应降低标称电压的10%以上。
电池不应对人体和环境造成危害。
3.2探空仪基测箱：
探空仪基测箱是对探空仪温度、湿度传感器在探空仪施放前与检测箱
内温度、湿度的标准器进行比对的综合性检测设备。
探空仪基测箱内环境要稳定，智能化程度
高，尽可能消除由于操作而引起的误差。
定期对基测箱内标准器进行检定。
3.3探空气球:
具有良好的弹性、防老化性和耐低温性。
高空气象观测站根据其观测业务的
要求，选用相应型号的探空气球。
探空气球按用途和质量主要有两种：
经纬仪测风气球（如：
30g气球）和探空气球（如：
300g、750g、800g、1600g气球等），经纬仪测风气球为红色、黑
色或胶乳本色，探空气球为胶乳本色。
3.4数据采集系统
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常规高空气象观测业务规范
3.4.1测风雷达:
由接收、发射、天线和伺服系统等组成。
具备对压、温、湿、仰角、方位
角、斜距等基本数据的接收和处理功能。
雷达的性能指标应符合其功能规格书的要求。
3.4.2卫星导航定位接收系统:
能够接收和处理卫星导航定位探空仪发回地面的信号，利用
卫星星历解算导航电文，通过数据处理软件完成高空气象要素观测。
3.4.3数据处理终端:
数据处理终端由硬件和软件组成。
硬件要满足系统的基本配置需求，
软件要符合规范要求。
3.5常规高空气象观测仪器设备的总体测量准确度要求
高空气象观测仪器装备的测量准确度应当满足气象业务的规定要求。
根据目前生产技术水
平及发展的趋势,高空气象观测仪器总体测量准确度应达到表1的要求。
表1：
高空气象观测仪器总体测量准确度要求
气象
测量
误
差（绝对值）
WMO要求（Ⅱ级）
测量范围
要素
基本要求（Ⅰ级）
≤0.5℃
≤0.5℃
地面～100hPa
温度
≤2.0℃
≤1.0℃
100hPa以上～5hPa
≤5%RH
≤5%RH
第一个对流层顶及以下
湿度
≤10%RH
第一个对流层顶以上
≤2hPa
≤1hPa
地面～500hPa
气压
≤1hPa
500hPa以上～5hPa
地面～100hPa
≤5°
风速≤10m/s
≤2.5°
风速＞10m/s
风向
≤5°
100hPa以上～5hPa
≤5°
风速＞25m/S
≤10°
风速≤25m/S
≤1m/s
地面～100hPa
≤2m/s
100hPa以上～5hPa
风速
≤1m/s
风速≤10m/s
≤10%
风速＞10m/s
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常规高空气象观测业务规范
第四章设备维护检测
4.1高空气象观测业务所使用的装备必须具有国务院气象主管机构颁发的使用许可证。
4.2观测系统装备应严格按系统装备维护说明或维修手册规定进行定期标定、检查、维护
和保养，以使观测系统装备处于良好工作状态。
4.3观测系统的检测和校准仪器、仪表应保持良好的工作状态，其附件保持完整和齐备；
必须严格执行操作规程。
4.4凡用于测量的标准器、仪表、设备及器具必须严格按计量法规、规范进行保养和计量
校准。
4.5数据处理终端（计算机）的时间应于每日19时与标准时间（北京时）进行对时，当计算机时间与标准时间相差大于30秒时，要对计算机时间进行修正。
4.6严禁使用超检仪器。
第五章高空气象观测技术人员
5.1必须具有良好的职业道德。
5.2掌握常规高空气象观测所需的基础理论和方法。
5.3熟练掌握高空气象观测系统装备的基本工作原理和操作、检测、维护、校准等方法。
5.4必须持有省级及以上气象主管机构考核颁发的高空气象观测岗位证书。
第六章高空压、温、湿、风观测
6.1高空压、温、湿观测是由气球携带无线电探空仪升空，将实时观测的压、温、湿等高
空气象数据传送至地面接收设备。
6.2高空风观测采用定向天线（雷达）跟踪、经纬仪或卫星导航定位系统等方式。
定向天
线（雷达）和经纬仪主要通过跟踪气球飞升过程中的仰角、方位角、斜距或高度计算风向、风
速。
卫星导航定位系统通过接收导航信号，确定气球携带探空仪（应答器）在空间的位移，计
算风向、风速。
风向是指风的来向，以o为单位，以正北方位为0o，顺时针旋转。
风速是指单位
时间内空气移动的水平距离，以m/s为单位。
6.3地面数据处理终端对气压、温度、湿度、风向、风速等数据进行处理，获取规定等压
面、规定高度、特性层、对流层顶、零度层、空间定位等资料，并形成上传数据文件和秒数据
文件等，编制高空压、温、湿记录月报表和高空风记录月报表，形成月数据文件，观测业务人
员在规定的时间内完成文件传输。
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常规高空气象观测业务规范
6.4为确保高空风观测的精度，用定向天线（雷达）跟踪探空气球时，要结合测站四周的
观测环境确定测站定向天线（雷达）的最低工作仰角。
第七章观测前准备工作
7.1设备准备
检查供电电源；按操作手册规定的方法接通地面观测设备电源；检查观测设备各项参数是
否正常。
7.2探空仪的准备
7.2.1探空仪信号检查
探空仪在施放之前要进行发射信号和应答信号的检查，并通过地面接收设备检查探空仪发
送的气象要素是否正常。
7.2.2探空仪基值测定
基值测定一般在探空仪基测箱中进行，要求环境稳定，避免阳光直射。
探空仪各传感器要
在探空仪基测箱环境中充分感应，探空数据的变化特性要与标准仪表的响应特性相适应。
探空
仪测得的气象要素值与标准仪表示值比较，必须达到规定的要求，否则不得施放。
7.2.3探空仪的装配
按规定装配探空仪各部件及电池。
为避免探空仪实测数据与施放瞬间标准仪表数据间出现
较大差值，应将待施放的探空仪放置在避免阳光直射的环境中。
7.3气球准备
严格按照操作规程充灌气球，气球升速应符合高空气象观测系统的要求。
综合观测平均升
速应控制在400米/分钟左右。
经纬仪测风气球应根据当时的天空背景，选择气球颜色。
通过天平称取气球及附加物重量，
并根据当时的气压、温度以及气球及附加物重量计算出净举力，根据净举力的大小确定砝码重
量，以保证经纬仪测风气球的平均升速严格控制在200米/分钟。
7.4探空仪与气球的连接
探空仪与气球间的绳长应符合探空仪使用的技术要求。
夜间放球如需附带照明装置，不得使用明显发热、明火光源。
第八章探空仪施放及观测
8.1施放探空仪
8.1.1施放时间
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常规高空气象观测业务规范
定时常规高空气象观测应在正点进行，不得提前施放。
如在正点后75分钟内无法放球，该
时次观测停止进行。
8.1.2施放地点
根据天气和环境情况，施放地点应选在便于自动跟踪、不易丢球的位置。
为避免近地层记
录出现不连续或丢失部分资料，施放时探空仪高度与本站气压表应在同一水平面上（高度差不
大于4米），高度差≥1米时，必须订正；施放时探空仪与瞬间观测的仪器应处于同一环境，两
者的水平距离不应超过100米。
施放瞬间放球点作为高空风计算坐标的原点。
8.1.3海拔高度
探空（压、温、湿）海拔高度以测站水银槽面的海拔高度为基准；测风海拔高度以定向天
线光电轴中心或经纬仪镜筒的海拔高度为基准；卫星导航定位测风系统的海拔高度以天线接收
信号天线平面的海拔高度为基准。
8.1.4施放瞬间地面气象要素获取
应在施放前后5分钟内进行施放瞬间压、温、湿、风向风速及云状、云量、能见度和天气现
象等气象要素的观测。
施放瞬间地面气象要素通过高空气象观测站施放环境的观测仪器获取。
8.2观测期间监控
探空仪施放后应密切注视观测系统工作状态，获取完整、高质量的观测资料。
8.3观测终止
遇球炸、探空仪故障（超出表2规定的时间）、雷达故障等情况时可终止观测。
8.4重放球
8.4.1当观测获取的可用数据未达500hPa，应在规定时间（正点放球后75分钟）内重放球。
8.4.2观测获取的可用数据已达500hPa，但时间不足10分钟，应在规定时间（正点放球后75
分钟）内重放球。
8.4.3遇有压、温、湿数据连续缺测或可信度差的时间超过规定要求（见表2）的，应在规
定时间内重放球。
8.4.4遇有近地层高空风失测（海拔高度≤5500米），应在正点放球后75分钟内用经纬仪
测风（小球）的方法补测，确因天气原因无法补测的，按失测处理。
当进行经纬仪测风（小球）时，事先做好经纬仪架设，并进行水平、焦距、方位调整。
经
纬仪测风气球施放后，每分钟采集仰角、方位角数据。
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常规高空气象观测业务规范
第九章观测数据实时处理
9.1地面层要素值
施放瞬间值作为地面层要素值。
当气温≤-10.0℃时，取探空仪测得的湿度值为湿度瞬间值。
9.2观测原始数据的处理
观测原始数据是指地面接收设备直接接收到的未经任何人工或计算机自动质量控制的来自
探空仪器的压、温、湿及测风数据。
9.2.1观测原始数据存储
观测原始数据必须实时存储，存储的数据包括施放前5分钟内的探空和测风数据等。
9.2.2观测原始数据的存储格式和内容由厂家提供，经国务院气象主管机构审定。
9.2.3基础数据文件由观测原始数据转换成气象要素值，并与测站基本参数、基值测定和
瞬间地面气象要素值一并存储生成。
其内容与格式见附件B。
9.3数据质量控制
9.3.1自动质量控制
根据压、温、湿等曲线的正常趋势，剔除明显错误值，并对曲线通过最小二乘法多项式曲
线拟合进行平滑。
9.3.2人工质量控制
操作员应实时监控观测数据，通过历史数据资料库和数据的变化趋势等对记录进行对比分
析，启动人工质量控制模块，删除明显错误值。
9.4观测系统测量误差订正
观测系统的测量误差必须进行订正，订正方法由厂家提供，经国务院气象主管机构审定。
9.5使用定向天线（雷达）进行测风时，考虑到测站四周观测环境对低仰角记录造成的影
响，对可信度差的测风数据应进行剔除处理。
9.6计算项目及公式见附件A。
9.7计算规定层输出数据（内容、格式见附件B）
9.7.1规定等压面
规定等压面为：
地面，1000，925，850，700，600，500，400，300，250，200，150，100，
70，50，40，30，20，15，10，7，5，3，2，1hPa。
计算规定等压面的时间、海拔高度、温度、湿度、露点温度、温度露点差、风向、风速和
空间定位经纬度偏差数据等。
当某规定等压面在测站海拔高度以下时，不进行计算。
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常规高空气象观测业务规范
9.7.2选取对流层顶
按以下顺序和条件选择第一（极地类）、第二（热带、副热带类）对流层顶：
A）第一对流层顶（气压小于等于500hPa至气压大于150hPa之间选取）：
温度垂直递减率≤2℃/km气层的最低高度，若此高度以上2km（可跨越150hPa）及以内的任
何高度与此高度间的平均温度垂直递减率也都≤2℃/km，则此最低高度应选为第一对流层顶。
第一对流层顶只能有一个，如有几个气层都符合第一对流层顶条件，则选取高度最低的一个。
B）第二对流层顶（气压小于等于150hPa至气压大于40hPa之间选取）：
情况一：
如果不存在第一对流层顶：
温度垂直递减率≤2℃/km气层的最低高度，若此高度以上2km及以内的任何高度与此高度间
的平均温度垂直递减率也都≤2℃/km，则此最低高度应选为第二对流层顶。
情况二：
如果存在第一对流层顶：
在第一对流层顶以上存在一个厚度至少达1km、平均温度垂直递减率＞3℃/km的气层，在该
气层以上又出现温度垂直递减率≤2℃/km的最低高度，假如此高度以上2km及以内的任何高度与
此高度间的平均温度垂直递减率也都≤2℃/km，则此最低高度也应选为第二对流层顶。
第二对流层顶也只能有一个,如有几个气层都符合对流层顶条件，则选高度最低的一个。
C）因记录终止，拟选的对流层顶处以上的厚度不足2km时，将记录终止时的温度以干绝热
温度递减率（1℃/100m）递减到2km厚度的位置处，其平均温度垂直递减率≤2℃/km时，选为对
流层顶，否则，不选取。
D）对流层顶附近遇有记录做缺测处理时，则不选取该对流层顶。
计算对流层顶的时间、海拔高度、气压、温度、湿度、露点温度、温度露点差、风向、风
速和空间定位经纬度偏差数据等。
9.7.3选取零度层
零度层选择条件：
当施放瞬间地面温度不低于0℃时，高度最低的气温为0℃的气层选为零度层。
地面温度为0℃时，地面层选为零度层。
计算零度层的时间、海拔高度、气压、湿度、露点温度、温度露点差、空间定位经纬度偏
差数据等。
9.7.4选取温、湿特性层
温、湿特性层是指温度或湿度层结曲线的显著转折点。
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常规高空气象观测业务规范
温、湿特性层的选择条件：
地面层；
终止层；
对流层顶；
对流层顶以下厚度大于
400米的等温层的起始点和终止点；
对流层顶以下温差大于
1度的逆温层的起始点和终止点；
温（或湿）缺测层起、止点，中间再任选一层；
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