高空气象秒级观测数据的处理应用研究*
董良淼 李宇中
1）
3）
1）* 2）
黎洁波
2）4）
3）
覃晓玲
4）
黄 荣
1）
（广西壮族自治区气象台，广西 南宁 530022） （广西壮族自治区气象局，广西 南宁530022）
（南宁市气象局，广西 南宁530022） （河池市气象局，广西 河池 547000）
【摘要】针对基层气象业务单位如何对L波段探空雷达系统秒级高精度观测数据加以有效利用的问题，从台站常用的T-logP图分析制作、以及测站上空整层可降水量计算这两个方面，探讨了探空秒数据序列客观分析和自动判别处理技术，提出了能够适应天气分析预报业务需要的筛选高空温湿特性层信息的“多尺度要素变化特征分析算法”、以及具有更高准确度的大气可降水量“秒数据直接积分算法”。结果表明：采用“多尺度要素变化特征分析算法”能够快速、有效地定位高空气象观测秒数据序列中的“温、湿显著变化点”，避免规范方法有可能出现的漏选情况；直接利用探空资料中的温、压、湿（相对湿度）观测值进行秒数据积分计算求取大气可降水量，在测站参数一致性较好的情况下与GPS反演出的可降水量数值吻合度极高，且比通常仅使用规定层探空资料求取可降水量的做法有更佳的准确度。最后，还对能够显著提高产品应用服务灵活性的基于WEB网站的L波段高精度观测资料服务平台的业务流程及关键技术细节做了介绍。这些直接服务于基层气象台站日常业务需求的高空气象秒级观测资料分析处理算法和产品应用服务技术，对今后高空气象测报软件系统的升级完善、以及相关业务规范完成从分钟数据处理流程到秒级数据处理流程的适应性转变，有一定的参考作用。
关键词: L波段雷达, T-logP图, 温湿特性层, 可降水量, PHP
* 中国气象局预报员专项《广西两类雷暴大风的成因分析和预报着眼点研究》（CMAYBY2015-56）资助 第一作者：董良淼，女，1973年生，高级工程师，主要从事天气预报及相关研究。
通讯作者*：EMAIL: leeyuzhong@163.com 联系电话：13978808121, 0771-5865437
Study of L-band Radar Second-level Radiosonde Data
Processing and Application
DONG Liangmiao1 LI Yuzhong*2 Li Jiebo3 QIN Xiaoling4 HUANG Rong1
1 Guangxi Meteorological Observatory，Nanning Guangxi 530022 2 Guangxi Meteorological Bureau，Nanning Guangxi 530022 3 Nanning Meteorological Bureau，Nanning Guangxi 530022 4 Hechi Meteorological Bureau，Hechi Guangxi 547000
Abstract：In this paper, an objective analysis method of processing l-band radar second-level radiosonde data series is introduced, and it is called “multi-scale elements variation analysis algorithm”, which can effectively solve the automatic selection problem of upper-air temperature and humidity characteristic layer.A direct integral algorithm for the precipitable water vapor is also provided,which using the second radiosonde data of temperature, pressure, elative humidity observations,and the calculation results are in good agreement with the GPS inversion in the case of good consistency of the measurement station parameters.Comparative analysis show that:using \” can fast and effectively locate the warm and wet significant change point in upper air meteorological observation seconds data sequence, avoid the leakage of the business specification method.;and the atmospheric precipitable water vapor calculation result of direct integral second radiosonde data has better accuracy than the result only using prescribed upper-air layer information.Finally, the web based L-band radar high precision observation data service platform and related business process and key technological details, which can significantly improve the service flexibility of product application, is introduced.These data processing algorithms and product application technology of dealing with l-band radar second-level observations,which direct service for basic meteorological stations,has certain reference significance to upgrade and improve the upper-air meteorological business software, and to complete the adaptive transformation of the observations processing standards from minute-level data to second-level series.
Key words：L-band radar system，T-logP diagram，Temperature and humidity characteristic layer，Precipitable water vapor，PHP
引言
自本世纪初我国气象部门逐步推广应用L波段二次测风雷达- GTS1电子探空仪高空气象探测系统以来，常规高空气象观测业务就正式步入秒级观测数据处理应用时代。迄今为止，L波段高空探测系统已稳定运行了十余年、并于2010年完全覆盖了全国120个高空气象观测站。然而，尽管我国《常规高空气象观测业务规范》（以下简称《规范》）先后于2003、2010年两次进行修订，但从原701雷达手工操作年代延续下来的分钟级观测数据分析处理主体框架仍未能完成针对秒级观测资料的调整和优化：相关资料分析处理细节没有得到明确，一些观测规定仍制约着秒数据的全面使用，L波段雷达系统的业务潜力和建设效益也未能得到充分发挥。
事实上，即将推广应用的基于北斗-II卫星导航定位体制的最新一代高空气象观测系统，其资料分析和产品处理应用也是以秒级观测数据序列为基础的；相关分析方法和处理细节同样需要在业务规范条文中予以明确。
有鉴于此，本文结合秒级高空气象观测数据目前在广西天气分析和预报服务应用实例，从基层台站日常业务应用的角度，对相关资料分析处理细节和产品应用服务技术方法进行了探讨，以期对今后高空气象秒级观测数据的扩展应用乃至《规范》的修订完善工作做一些有益探索。
1 L波段高空气象探测系统秒级观测数据的应用研究现状
近年来国内对L波段系统秒级观测资料的应用研究主要集中在以下几个方面：（1）分析比较秒数据的质量特征，由此开展对L波段系统软硬件观测性能的客观评估、以及进一步有针对性地提出系统优化改进方案或建议，如文献【1～7】；（2）引入秒级观测数据以提升和拓展相关科研项目理论研究的精细化水平，例如文献【8～10】；（3）切入数值天气预报等系统级核心应用领域，将秒数据用于模式预报初值同化及数值预报方法的改进，如文献【11】。上述针对L波段雷达高分辨率观测数据资料的分析应用方式，主要集中在学术理论研究层面、或区域中心以上级业务单位在系统级应用的层面上；如何针对台站日常业务工作层面，直接面对基层预报服务人员第一时间及时获取并有效利用L波段系统秒级观测数据的迫切期望，解决由此产生的数据分析处理方法和产品应用方式等细节问题，尚罕有论述。
实际上，目前各观测站业务使用的L波段（1型）高空气象探测系统软件（v3.32版，以下简称“测报软件”）已大量采用了对秒级探空（温、压、湿）和测风数据的自动分析处理技术，包括数据平滑、异常值（飞点）修正、在秒数据序列中查取规定层和特性层要素信
2015高空气象秒级观测数据的处理应用研究
