浅谈新型高空资料的应用

第３１卷增刊Ⅱ　２０１０年１２月　气象研究与应用　

Ｊ０ＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＭＥ　ＩＥ０ＲＯＬ０ＧＩＣＡＬ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ　ＡＮＤ　ＡＰＰＵＣＡＴ１０Ｎ　Ｖ０１．３１　Ｓ２　Ｄｅｃ．２０１０　

文章编号：１６７３—８４１１（２０１０）Ｓ２—０１２６—０３　

浅谈新型高空资料的应用　

张运林　

（河源市气象局，广东省河源市５　１７０００）　

摘　要：通过介绍新型高空气象探测资料中新增部分的秒数据、时空定位、埃玛图、风随高度变化图、高空风变温剖面　

图、高空风极坐标分析图等内容、格式、编码，初析其在天气预报方面应用，以提高探空资料在预报中的利用率，为预报　人员提供更为丰富、详实观测资料从而为进一步提高天气预报准确率服务。　

关键词：高空资料；推介；应用　

１高空数据文件资料的推介运用　要嚣　螽　

１．１高空基数据　更方便就能从文件名就能获取较多的信息．文　

高空基数据资料包含压、温、湿、球坐标等观测　件名中包含了区站号、录取日期、录取时间等信息　

基础数据的文件（观测基础数据资料文件），是高空　（表１）。　

表１　高空观测资料文件名字符含义表　

其中：第１个字符为固定字符“Ｓ”；ＩＩｉｉｉ　本站区　

站号；ＹＹＹＹ：探测录取时的年份；ＭＭ：探测录取时　

的月份；ＤＤ：探测录取时的日期；“．”：字符为固定字　

符；ＨＨ：观测录取开始的时间（北京时）。　

“时间”为按下“放球”按钮时刻的时钟小时数　

（某小时未过３０分钟，按此小时数记取；某小时超过　

３Ｏ分。按后一小时数记取）。例如：５９２９３测站在　

２０１０年０６月２３日晚上１９时１５分放球。则产生观　

测数据的文件名为“Ｓ５９２９３２０１０Ｏ６２３．１９”。　

１．２高空秒数据　

新型高空测站Ｌ波段系统资料比７０１型资料　

的高度更高、精度更高，包含的数据量更大，可利用　

的价值更高。新型高空测站Ｌ波段探测系统在探测　

过程中是每秒钟采集一组数据（测风１ｓ采集１次，　

探空１．２ｓ采集一次），其生成的文件命名格式为：　

Ｚ＿Ｕ　ＰＡＲ—Ｉ—Ｉｌｉｉｉ—ｙｙｙｙｍｍｄｄｈｈＭ　２Ｍ　ｓｓ—Ｏ＿ＴＥＭ　

Ｐ２Ｌｌｔｘｔ。　其中：　

Ｚ：表示参加国内交换：　

“一”：分割符：　

Ｕ　ＰＡＲ：表示高空观测的大类代码：　

Ｉ：表示后面的观测点指示码为区站号：　

Ｉｌｉｉｉ：表示高空站的区站号：　

ｙｙｙｙｍｍｄｄｈｈＭＭ　ｓｓ：表示本文件中观测数据第　

一条记录的时间（即世界时的年、月、日、时、分、秒数　

据信息）；　

０：表示探测资料：　

ＴＥＭ　Ｐ：表示探空类观测资料：　

Ｌ：表示新型高空Ｌ波段探测资料。　

例如：Ｚ—Ｕ　ＰＡＲｊ一５９２９３—２０１００６２３１　１　１５３１—０一　

ＴＥＭ　Ｐ２Ｌ　ｌｔｘｔ，即表示为５９２９３站２０１０年Ｏ６月２３　

日１９时１５分３１秒放球的探空秒数据资料．其部分　

秒数据资料节选见表２。

　增刊Ⅱ　张运林：浅谈新型高空资料的应用　１２７　

表２看出新型高空探测系统软件提供了任意时　

刻、高度、等压面和等间隔高度的气象要素值；任意　

高度的风的资料以及每分钟的原始数据等资料。从　

高空秒数据中可以很容易计算出探测气球升空的高　

度、运动的水平距离及每时每刻都其所在位置的气　

象，可为天气预报服务提供非常详细的资料。例如：　

２００４年４月５日重庆市区发性氯气泄漏事件．重庆　

市沙坪坝区气象局利用新型的高空探测系统所测的　

实时资料。为政府决策及有关部门提供了从地面到　

空中每隔７ｍ一个高度的气象资料。有关部门根据　

资料．及时疏散了下风方向的住户。减少了事故损　

失。　

２　高空资料空间定位（时空偏移）的推　

介运用　

２００３年开始我国制定的探空、测风报空间、时　

间扩充编码方案，在传统高空探测的探空、测风报编　

码中增加各气层相对经纬度偏差及气球漂移时间的　

扩充编码，提高了探测信息精度，量化了因气球漂移　

产生的水平位置误差。在新型高空探测系统资料中，　

不但报文包含时空偏移量，每秒数据都包含时空偏　

移量．为丰富我国的数值预报模式高提供了高精度　

的高空数据资料。　

２．１时间定位　

时间定位计算比较简单。地面层资料时差是实　

际放球时间与ＹＹＧＧ所表示的时间（北京时）的差　

值，当放球时刻分钟数＜３０ｍｉｎ，时差为正（以秒为单　

位），反之为负。各等压面、特性层、对流层、大风层、　

规定高度层等资料的时差为该层次记录时间加地面　

层资料时差。　２．２空间定位　

２．２．１相对纬度偏移　

△　＝　Ｌ

７ｒ￣ｆｃＲｏ＋ｓｆｌ　

３６０　

其中：△　△：相对纬度偏移ｏ）；卢：目标物方位　

角（。）；　：地球平均半径，取值同前；Ｚ：目标物海拔　

几何高度（ｍ）；Ｌ：目标物在测站高度离测站的水平　

距离（ｍ）。　

当纬偏值＞５０００时，偏移值为正，公式为探测点　

纬度一测站纬度，探测点为偏离测站点以南。反之偏　

北。　

２．２．２相对径度偏移　

Ａ８＝　而Ｌ＋ｘｚｓｉ）ｎ×ｆｌ　

３６０　

其中：Ａ８：相对经度偏移（。）；　：目标物方位角　

ｏ）；Ｒ：地球平均半径，取值同前；Ｚ：目标物海拔高　

度（ｍ）；　：测站纬度ｏ）；　：目标物在测站高度离测　

站的水平距离（ｍ）。　

当经偏的值＜５０００时，偏移值为正，按照探测点　

经度一测站经度的公式。说明探测点偏离测站点以　

东，反之偏西。　

２．３时空偏远移量的应用　

探空气球升空后，气球随着空气的流动它是不　

断变换空间位置的，５９—７０１型高空资料只将其测得　

的气象要素直接定为测站上空垂直高度上的压、温、　

湿、风数据，探测时间也只当作０８时或２０时，无法　

体现气球探测到区域的大气真实状况。新型高空资　

料有了时偏差、经度差和纬度差，通过上述公式直接　

计算出来并将其编制成电码格式，气球升空后的每　１２８　气象研究与应用　３ｌ卷增刊Ⅱ　

时每刻所在的位置及其气象要素都能真实还原出　

来。为预报预测人员提供更精确的数据。对于一个　

较大的天气系统而言，完全可以视探空气球为一个　

空气颗粒。通过探空的时空偏移定位，分析探空球的　

运动轨迹和其获得的温压湿风等气象要素，则可以　

分析出该区域的大气状况极其未来的变化趋势。　

３特性层资料的推介运用　

高空资料中的特性层是指温度或湿度层或风　

速、风向变化曲线结曲线的显著转折点。它包括：（１）　

地面层、终止层和对流层顶；（２）在第一对流顶下大　

于４０ｏＭ的等温层或大于１Ｃ的逆温层的起始点和　

终止点；（３）温度失测层的起始点、中间点（任选）和终　

止点；（４）温度梯度的显著转折点，即两层间的温度分　

布与用直线连接的温度比较，大于１℃（第一个对流　

层顶以下）或大于２℃（第一个对流层顶以上）的差　

值最大的气层；（５）相对湿度梯度的显著转折点，即两　

层问的相对湿度分布与用直线连接的相对湿度比　

较，大于１５％的差值最大的气层；（６）在１１０～ｌＯＯｈＰａ　

之间．如果没有温湿特性层，则应在此范围内加选一　

层。满足以上条件之一者，即选为温压湿特性层。　

高空特性层资料在天气预报中的直接应用：特　

性层数多，说明本站上空气层结构复杂，为多种挠动　

存在，常为两种以上不同性质的气团影响，高空常伴　

有积云和多种云层出现．所以特性层多是天气转坏　

的前兆。但特性层多常表现两层逆温，气层较稳定，　

不利于强对流发展．只利于稳定性降水产生。特性层　

数少说明本站为单一气团影响，大气层结稳定，未来　

仍然为晴好天气。　

４图像图表的应用　

探测资料蕴涵丰富的气象信息，与传统的５９型　

探空仪相比，新型的高空气象系统资料包含有现成　

的埃玛图、风随高度变化图、高空风变温剖面图、高　

空风极坐标分析图等直观图像图表，为使用者提供　

了极大方便。　

４．１埃玛图　

埃玛图（Ｅｍａｇｒａｍ，是Ｅｎｅｒｇｙ－ｐｅｒ－ｕｎｉｔ－ｄｉａｇｒａｍ　

的缩写）温度对数压力图Ｔ—Ｌｎｐ，即高空站的高空剖　

面图。它是一种热力学图解，图上的面积设计成与大　

气运动能量成正比。该图解以温度为横坐标，以气压　

的对数为纵坐标，还有三组线条；饱和等比湿线、干　

绝热线和湿绝热线。长期以来，探空资料的分析都是　

通过制作在埃玛图（即Ｔ　２１ｎＰ坐标系）中进行，它不　仅繁琐，而且有误差存在，特别是在层结（即探空）曲　

线和状态曲线较为靠近时。不稳定能量的计算误差　

会更加突出。现在新型的高空探测系统就能够直接　

生成用埃玛图。为广大的预报服务人员提供极大方　

便。　

使用埃玛图可以方便而清晰得分析大气层结特　

性及湿空气在升降过程中状态的变化，判断大气静　

力稳定性及对流不稳定性。目前温度对数压力图仍　

是气象台站分析预报雷雨、冰雹等强对流天气的一　

种基本图标。在人工影响天气的野外作业中也是一　

个简便的分析工具。　

４．２风廓线图（风随高度变化曲线图）　

新型高空探测系统处理软件提供了直观的风廓　

线图（风随高度变化曲线图）资料，天气预测及其他　

气象服务可以根据风廓线图中风的演变情况，辅以　

区域自动站、天气图等资料，对气旋和高空槽天气系　

统所带来的降水、大风等天气发展趋势提供可靠的　

指示作用，为气旋、高空槽短时临近预报的精细化提　

供重要基础信息。　

风廓线资料的应用对短时临近预报有较强的指　

导作用，对天气系统的定位、移动方向的判断、气象　

要素的强弱变化、以及天气系统的空间结构了解等　

方面，起到了重要的作用；风廓线实况中的风向变化　

可以反映出气旋过境时的路径，可指示其未来影响　

区域：风廓线实况中的风速的大小可以大致判断中、　

低空急流的强弱。风向随高度的变化可判断辐合、辐　

散，并可指示其影响的强度；风廓线实况中的风向风　

速变化，可指示高空槽的性质、槽前、槽后平流情况　

以及过境时间等，从而对降水性质、落区、持续时间　

等作出短时或临近预报。　

４．３气球飞行轨迹图及气球升速曲线图　

新型高空探测系统资料提供了气球飞行轨迹　

图，它是以测站为圆心，以１０ＫＭ（可选２０ＫＭ）为间　

隔同心圆的等距平面图，气球飞行轨迹通过水平投　

影到图上而得到。气球升速轨迹图是显示气球自施　

放到结束时的升速变化曲线，它根据气压高度每分　

钟计算一次升速绘制。综合探测时气球升速一般在　

４００Ｍ／分左右，如果测站上空的大气比较稳定，测升　

速曲线可能在３５０—４５０Ｍ／分之间来回摆动，当高空　

有上升或下沉气流比较强时。升速曲线变化很大。　

通过查看上述图形，可以分析出大气的运动方　

向以及气流上升或下沉的高度、强弱状况，对未来对　

流云系的发展、降水强弱及降水区域和范围提供预　

报依据。