常规高空气象探测规范（试行）

２００３版

一、总则 59 型探空仪— 701 二次测风雷达探测系统已工作了

近四十年，在我国气象事业发展中起到了重要的作用。随着气象现代化

进程和电子技术的发 展，电子探空仪— L 波段二次测风雷达、 GPS 高空气象探测系 统已开始投入业务使 用。为了更好地发挥 新系统的作用，特制 订本规范。

机械式探空仪

电子探空仪 电子探空仪传感器介绍：　　（１）热敏电阻（或电容）：

由阻容和其他器件组成槽路，压、温、湿变化引起阻抗的变化。

　　（２）湿敏电阻（或电容）：槽路电参数随之变化，测量电参数值变化，从而得到要素值。

　　（３）硅晶体（镍铬钛空盒）。

适用范围 本规范适用于电

子探空仪— L 波段二次测风雷达、GPS 高空气象探测系统及其他新开发研制的常规高空气象探测系统。

一、总则

本规范与原规范之间具有连续性和继承性。针对新探测系统的特点同时结合了世界气象组织的技术要求，在总体测量准确度、探测数据处理、资料质量控制、资料传输、技术维护和保障等方面作出了新的规定。

二、高空气象探测站• 环境要求：遮挡仰角不得高于 5 （下风方向 120 内不

得高于 2 。 ）• 高空气象探测站要建立基准位置标识 , 作为位置测量的

基点。• 探测系统的设备要有良好的雷电防护设施。• 定时高空气象探测时次是指北京时 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。

• 氢气房必须与其他建筑相距 50 米以上，要求通风良好，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。

• 氢气房要按照易燃易爆物设施防雷标准设计安装雷电防护设施。

三、探测装备

气象要素

测 量 误 差（绝对值）测量范围基本要求（Ⅰ

级）WMO 要求（Ⅱ

级）

温度≤0.5℃ ≤0.5℃ 地面— 100hpa

≤2.0℃ ≤1.0℃ 100hpa 以上— 5hpa

湿度≤5%RH

≤5%RH第一个对流层顶及以下

≤10%RH 第一个对流层顶以上

气压≤2hpa

≤1hpa地面— 500hpa

≤1hpa 500hpa 以上— 5hpa

风向

≤5°≤2.5°

地面— 100hpa风速 ≤ 10m/s风速 ＞ 10m/s

≤5°100hpa 以上— 5h

pa≤5°≤10°

风速＞ 25m/S风速≤ 25m/S

风速

≤1m/s≤2m/s

地面— 100hpa100hpa 以上— 5h

pa≤1m/s≤10%

风速≤ 10m/s风速＞ 10m/s

　　注：为了保证观测资料的准确性，高空气象探测业务所使用的仪器设备必须满足气象业务对于探测准确度的需求，根据当前的科技发展水平和未来发展趋势，对气象装备的准确度提出了要求，具体要求见上表。

列装条件

设计定型考核试验

功能需求

研制开发

装备台站售后服务

标准，工艺，图纸，说明书等技术文件

生产许可证

四、设备维护检测• 严格按装备维护说明或维修手册规定进行

定期维护保养，使其处于良好工作状态。– Ｌ波段雷达的定期维护包括日常维护、季度

维护、年维护三种。– 雷达的标定也是维护的一项重要任务，包括：

水平、方位角、仰角零度、光电机械轴一致性等内容，一般为每月进行１次。

– 通过经纬仪与雷达的对比观测，检查雷达的工作状态，一般每年８次（分别于２、４、５、６、７、８、９、１１月进行）。

　 检测、校准仪器、仪表应保持良好的运行状态，其附件保持完整和齐备；必须严格执行操作规程。

　　 用于测量的标准器、仪表、设备及器具必须严格按计量法规、规范执行保养和计量校准。

五、高空气象探测人员• 必须具有职业道德和规定的学历。• 掌握常规高空气象探测规范、高空气象探测专

业基础理论和探测方法。• 熟练掌握实际业务运行的高空气象探测系统装

备的技术原理和操作、检测、维护、校准方法。• 必须持有气象主管部门考核颁发的高空气象探

测岗位证书。

六、探测前准备工作

• 设备准备• 探空仪准备

信号检查 + 基值测定 + 装配• 气球准备

平均升速 400 米 / 秒• 探空仪与气球的连接

探空仪与气球之间的距离 30±1 米

设备准备

设备准备主要是检查电源、ｕｐｓ供电情况，在电源供电正常的情况下，接通雷达系统电源，检查地面接收设备和计算机参数。

　 探空仪准备包括发射信号检查、探空仪地面温、压、湿数据检查和雷达应答信号检查等内容。

　　 基值测定主要是让探空仪充分感应，同时对探空仪测得的数据与标准器测得的数据进行比较，凡未达到规定要求的仪器，不得施放。

　　 探空仪装配即将探空仪各部件、电池等按照规定装配。

七、施放和探测• 施放探空仪

– 时间：正点（正点后 75 分钟内放不出球，该次探测停止进行。 ）

– 施放地点：根据天气情况，施放地点应选在放球场内便于自动跟踪、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，高差不超过 4 米；与瞬间观测的仪器应在同一位置，两者的水平距离不超过 100 米。

– 施放瞬间：施放瞬间压、温、湿、风等天气现象数据用地面气象仪器获取，云量、云状、天气现象则采取人工观测方式，瞬间观测应在施放前后 5 分钟内进行。

• 探测期间监控– 密切注视探测系统工作情况，尽量取得

完整、高质量记录。 • 终止探测：球炸 + 信号消失

• 重放球：– 可用数据未达 500hPa （或 5500 米）且不

足 10 分钟。– 压温湿数据其中之一连续缺测或可信度低

–（表二中的重放球规定 ）– 近地层高空风失测，应在规定时间内补测。

　　注：重放球在正点施放时间后７５分钟内进行，若超过时限，可不进行重放球。例如７：１５分放球，若８：３０前出现上述情况，则重放球，超过８：３０，则不再重放球。近地层出现高空风缺测，指晴空或云高３ＫＭ以上时，记录未达３ＫＭ（距地）等。当高海拔地区台站进行观测时，若数据达已 500 毫巴但纪录不足10 分钟，也必须进行重放球。关于 5500 米的要求，适用于选择大风的情况下。

八、实时探测数据处理• 地面层要素值

– 施放瞬间值作为地面层要素值。在气温低于 -10℃ 时，取探空仪测得的湿度值为湿度瞬间值。

• 探测原始数据的处理 – 探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升空仪器的压温湿及测风数据。

– 原始数据存储、存储格式（附录 2 ）

• 数据的质量控制– 自动质量控制 ，根据曲线的正常趋势，剔除

明显错误值，并对曲线进行适度光滑。– 人工质量控制，当接收信号不好，原始数据

很乱时，自动质量控制结果可能明显有问题。操作员可以在自动质量控制后或在自动质量控制前，启动人工质量控制模块，删除野值点。

• 探测系统测量误差订正 注：此处提到的质量控制，实际应理解为质量保证，主要是要确保观测资料的准确性。

• 计算项目– 用气压、温度、湿度计算位势高度（正算） – 用位势高度、温度、湿度计算气压（反算） – 用雷达数据计算探空仪 X 、 Y 、 Z 坐标 – 用经纬仪和探空高度数据计算探空仪 X 、 Y 、

Z 坐标 – 用探空仪 X 、 Y 、 Z 坐标计算风的东西、南北分量

• 优化数据• 建立准确、优化基本数据文件 • 计算规定输出数据

– 规定等压面为： 1000 ， 925 ， 850 ， 700 ，600 ， 500 ， 400 ， 300 ， 250 ， 200 ， 150 ， 100 ， 70 ， 50 ， 40 ， 30 ， 20 ， 15 ， 10 ， 7 ， 5hPa 。 （当某规定等压面在测站拔海高度以下时，不计算。）

• 规定高度层风 ，距地高度（ m ）： 300 ，600 ， 900 ；拔海高度（ km ）： 0.5,1.0,1.5,2.0,3.0, 4.0, 5.0,5.5,6.0,7.0, 8.0,9.0,10.0,10.5, 12.0, 14.0……以后每 2km 为一层。

•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) 在 500hPa-150hPa(不含 150hPa)之间选第一对流层顶： 温度垂直递减率≤ 2℃/km 的最低高度，假如此高度以上 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。

八、实时探测数据处理

• B) 在 150hPa－ 40hPa 之间选第二对流层顶：

•情况一：如果不存在第一对流层顶

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 ，则此最低高度应选为第二对流层顶。

八、实时探测数据处理

B) 在 150hPa－ 40hPa 之间选第二对流层顶：

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的过渡层，在此过渡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。

八、实时探测数据处理

八、实时探测数据处理 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，拟选为对流层顶处以上的厚度不足 2km 时，参考前次记录舍取。

零度层选取

　　 选取零度层条件：当施放瞬间温度不低于 0℃ 时，高度最低的气温为 0℃ 的气层选为零度层。

八、实时探测数据处理 选取最大风层 ，条件：高度在 500hPa 以上，

从某一高度开始至某一高度结束，出现风速均大于 30m/s 的大风区，在该大风区中，风速最大的气层为最大风层。在该大风区中，有两个或两个以上风速最大的气层时，则选取高度最低的一层作为最大风层。

在某大风区以上，又出现符合上述条件的大风区，且其最大风速与前一大风区后出现的最小风速之间的差值在 10m/s 或以上时，则该大风区中风速最大层也选为最大风层。

八、实时探测数据处理

八、实时探测数据处理 图例中， 37m/s

的风层虽不满足“其最大风速与前一大风区后出现的最小风速之间的差值在 10m/s 或以上”的选取条件，但因其是记录中的最大风速，也选为最大风层。

八、实时探测数据处理

如左图例所示：当大风区跨越 500hPa 时，即使最大风层在 500hPa 以下，也应选取为最大风层。

– 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。 选择条件：地面层；施放终止层；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、压）缺测层起、止点，中间再任选一层；云底和云顶 ；在 110－ 100hPa 之间，如果没有温湿特性层，则应在此范围内加选一层；

选择条件： 凡在 T－ logP 坐标上，温度上升曲

线与已选温湿特性层间的温度线性内插差值在第一个对流层顶以下超过 1℃ ，在第一个对流层顶以上超过 2℃ 者，则在差值最大处补选一温湿特性层；

凡在 U－ logP 坐标上，湿度上升曲线与已选温湿特性层间的相对湿度线性内插差值超过 15%者，则在差值最大处补选一温湿特性层；

– 选取高空风特性层 高空风特性层是指风速、风向上升曲线的显著转折点。

选择条件： 地面层；施放终止层；凡在 S （风速）－ logP

坐标上，风速上升曲线与已选风特性层间的风速线性内插差值超过 5m/s 者，则在差值最大处补选一风特性层；凡在 D（风向）－ logP 坐标上，风向上升曲线与已选风特性层间的风向线性内插差值超过 10°者，在差值最大处补选一风特性层；

– 雷达单独测风 　　 雷达单独测风是指气球不携带探空仪，由雷

达跟踪回答器进行高空风探测的方法。雷达单独测风的量得风层计算方法同综合探测，其规定等压面高度取自最接近的前二十四小时及以内的综合探测时所得的高度，如果前二十四小时及以内某规定等压面高度均无实测值，则用该等压面的平均高度代替。在内插计算规定等压面、规定高度层风时用的气球高度要进行大气折射、电波速度及地球曲率订正，并换算成位势高度。

•报文编制及传递 – 按 WMO 和中国气象局要求编制 TTAA,TTBB,TTCC,TTDD,PPAA, PPBB, PPCC,PPDD,CU报，并在规定时间内发往指定地点。

– 某一台站需编发那几种报文，由中国气象局规定。

　　注：ＴＴＡＡ、ＴＴＢＢ、ＴＴＣＣ、ＴＴＤＤ报为探空数据，ＰＰＡＡ、ＰＰＢＢ、ＰＰＣＣ、ＰＰＤＤ为测风数据，ＣＵ为气候月报报文。综合探测时要求发送ＴＴＡＡ、ＴＴＢＢ、ＴＴＣＣ、ＴＴＤＤ、ＰＰＢＢ、ＰＰＤＤ报，雷达单测风时要求发送ＰＰＡＡ、ＰＰＢＢ、ＰＰＣＣ、ＰＰＤＤ报。正常的发报时间为每日１０：００（或２２：００）前；气候月报每月４日９：００前发报。

八、实时探测数据处理– 特殊情况处理

表二：压温湿数据连续缺测或可信度差处理规定

要素

500hpa及以下 500hpa以上缺测或可信度差时间△ t(分 )

规 定缺测或可信度差时间△ t

(分 ) 规 定

气压

△t≤5按前后趋势拟合连线 △t≤7 按前后趋势拟合连线

△t＞ 5 重放球 △t＞ 7

不管温度记录是否正常，位势高度只计算到可靠气压记录为止。如后来同时又有可靠的气压、温度记录出现，可继续整理规定等压面温度、湿度记录（缺测位势高度），气压缺测段加补缺测特性层。

温度

△t≤2按前后趋势拟合 连线 △t≤3 按前后趋势拟合连线

2＜△ t≤5

按前后趋势拟合连线，供计算厚度和系统误差订正用，温度数据作缺测处理

3＜△ t≤7

按前后趋势拟合连 线，供计算厚度和 系统误差订正用， 温度数据作缺测处理

△t＞ 5 重放球 △t＞ 7

不管气压记录是否正常，位势高度只计算到可靠温度记录为止。如后来同时又有可靠的气压温度记录出现，可继续整理规定等压面温度、湿度记录（缺测位势高度），温度缺测段加补缺测特性层。

湿度

△t≤2 按前后趋势拟合

连线 △t≤3按前后趋势拟合连

线

2＜△ t≤5

按前后趋势拟合连线，供计算厚度和系统误差订正用，湿度数据作缺测处理

3＜△ t≤7

按前后趋势拟合连线，供计算厚度和系统误差订正用，湿度数据作缺测处理

△t＞ 5

重放球（若缺测层无云且前次同等高度平均湿度低于 30%时，可不重放球。按前后趋势拟合连线，代计算厚度和系统误差订正用，湿度记录作缺测处理。）

△t＞ 7

湿度记录只整理到有可靠湿度记录为止，其它照常整理（湿度按 1%计算）

八、实时探测数据处理表三：测风数据连续失测或可信度差处理规定

时间范围0＜ t≤20（分）

20＜ t≤40（分） 40＜ t（分）

失测分钟 △t＜1 △t≥2 △t＜ 3 △t≥3 △t＜ 5 △t≥5

规定数据照常计算处理

作缺测处理

数据照常计算处理

作缺测处理

数据照常计算处理

作缺测处理

八、实时探测数据处理表四：量得风层遇有失测时规定层风的代替范围规定规定高度 ≤900米

（距地）＞ 900米（距地）至 6000米（拔海）

＞ 6000米（拔海）

代替范围 ±100米 ±200米 ±500 米

气球升速从某层开始到记录终止均小于 150米 / 分或均大于 600 米 / 分，则此层以后的记录不整理。

雨天施放时，气球被大雨压下后又上升时，应将重叠部份的记录删除。量得风层照常整理。

八、实时探测数据处理• 实时探测存档数据文件

– 原始数据文件 – 基础数据文件 – 资料处理过程文件 – 压温湿风综合基本数据文件 – 规定输出数据文件 – 报文文件 – 各类自定内容的输出文件

• 资料的就地审核 高空气象探测站获取的资料在站内都要

进行就地审核。就地审核的目的是检查有没有错误或失常的数据，尽可能在发报及报表传出前得到更正。就地审核主要采用气象要素及其计算结果如等压面、对流层顶等的时空变化和天气现象、天气形势作为依据，进行人工或机器的逻辑判断。

九、编制月报表

• 规定等压面、零度层、对流层顶要进行旬、月平均、月次数、月最高、月最低的统计。各类特性层及风的资料只编制不统计。

• 特殊情况： 当地面气压刚好处在某一规定等压面附近，遇有地面气压低于该规定等压面值（包括只有一次）时，则该规定等压面只挑选高度月最高值，其余各值均不作统计。

•当地面气温刚好处在 0℃ 附近，遇有地面气温低于 0℃ （含只有一次）时，则零度层只挑取气压的最低值和高度的最高值，其余各项均不作统计。

• 月报表资料的格式需按有关规定储存。 • 在规定时间内报送到上级资料主管部门。

十、台站质量控制• 探空仪在施放之前的校准和检查• 探测设备的标校

• 测风雷达、无线电经纬仪的水平、仰角、方位角及其相关机械、光、电轴等项目应按规定进行定期的标校；导航测风、 GPS 测风和探空接收机的灵敏度、解调器等都要进行定期的检查。

• 气压、温度、湿度、风向、风速等气象要素的相对标准都要按气象计量传递规定进行定期的标校，保证其误差在规定范围内，并将修正值输入台站参数。

• 基值测定设备的稳定性、通风量及恒湿盐的准确性都要进行定期的标校，使之达到规定的要求。

十一、高空探测网质量保证体系 • 业务质量控制

– 操作规程– 计量传递– 资料质量分析– 业务检查

•生产质量监控 – 严格的验收– 计量传递– 考核和比对

十二、资料传送和管理

• 资料载体为纸张和计算机外存储器（如光盘、硬盘）。

• 探测资料，特别是基础资料要定期转录到非易失性存储器，如光盘上。在未转录到非易失性存储器上之前，要双备份。

• 高空气象探测站的探测资料定期通过数据通信链路传送到资料管理部门。

附录

• 高空探测常用计算公式和参数 • 存盘数据文件名及内容与格式

谢谢！