常规高空气象探测规范docx.docx

1、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

2、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

3、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

4、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（

5、试行）（中国气象局 , 2003 年）高空压、温、湿风报告电码（ GD 04）（国家气象局， 1982年 12月）高空风报告电码（ GD03）（国家气象局， 1982年 12月）高空气候月报电码（ FM75）（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 1

6、20 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。1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

7、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

8、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

9、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 4 。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、

10、 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

11、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。

12、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

13、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3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

14、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（级）测量范围要素基本要求（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 1hPa500hPa

15、以上 5hPa地面 100hPa 5风速 10m/s2.5 风速 10m/s风向 5100hPa以上 5hPa 5风速 25m/S 10风速 25m/S 1m/s地面 100hPa 2m/s100hPa以上 5hPa风速 1m/s风速 10m/s 10%风速 10m/s4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

16、；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

17、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

18、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。5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

19、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，

20、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6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

21、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

22、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

23、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。7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

24、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

25、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，

26、不进行计算。8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

27、 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

28、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。9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；在 110