1、1,第十一章 高空溫濕壓風(fēng)的觀測(cè),11.1 高空溫濕壓的綜合測(cè)量 11.2 高空風(fēng)的探測(cè),2,11.1 高空溫濕壓的綜合測(cè)量,1.概述 2.無(wú)線電探空儀,3,1.概 述,探測(cè)意義： 各種大氣系統(tǒng)都有不同大小的水平和垂直范圍。許多主要的天氣現(xiàn)象都發(fā)生在大氣底層，對(duì)這個(gè)底層各個(gè)高度上的溫、濕、壓、風(fēng)向和風(fēng)速的測(cè)定，有助于了解高空大氣狀況，是研究大氣中各種熱力、動(dòng)力過程，以及天氣分析和預(yù)報(bào)的最重要的資料；對(duì)航空飛行、環(huán)境污染研究以及軍事應(yīng)用方面都具有十分重要的意義。,4,1.概 述,探測(cè)方法： 無(wú)線電探空儀探測(cè) 飛機(jī)探測(cè) 火箭探測(cè) 氣象衛(wèi)星遙感探測(cè),5,1.概 述,無(wú)線電探空儀探測(cè): 機(jī)械式電碼探空

2、儀 電子式探空儀 數(shù)字式探空儀 GPS探空儀,6,1.概 述,常用方法： 氣象業(yè)務(wù)中大量使用無(wú)線電探空，即采用無(wú)線電遙測(cè)技術(shù)，由充有氫氣的探空氣球攜帶無(wú)線電探空儀上升，進(jìn)行溫、壓、濕的測(cè)量。 其優(yōu)點(diǎn)： 它測(cè)得的資料具有較高的精度和分辨率。 長(zhǎng)期以來形成了較嚴(yán)密的全球探測(cè)網(wǎng)，資料有一定的可比性。 費(fèi)用較低、探測(cè)高度高。 探測(cè)工作不受天氣條件的限制，方法簡(jiǎn)單。 配合雷達(dá)進(jìn)行跟蹤觀測(cè)還可獲得高空風(fēng)資料。,7,2.無(wú)線電探空儀,無(wú)線電探空儀： 是一種遙測(cè)儀器，它可以將感應(yīng)的氣象要素值轉(zhuǎn)換為無(wú)線電信號(hào)，不斷地向地面接收站發(fā)送，地面上的接收設(shè)備同時(shí)接收和處理探空信號(hào)，即可迅速獲得探測(cè)結(jié)果。 無(wú)線電探空儀成

3、為目前世界上探測(cè)40km以下空中溫、濕、壓的主要方法。,8,從地面要30km左右探空儀要求： 較大動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍 溫度：+50-90 相對(duì)濕度：1%-100% 氣壓：1000-10hPa 較小的滯后系數(shù) 采樣周期小 造價(jià)低、體積小、重量輕、性能穩(wěn)定 防輻射、防云雨沾濕,9,2.無(wú)線電探空儀,探空儀的測(cè)量范圍： 溫度：+40-80 ；t0.2 相對(duì)濕度：95%-15% ；環(huán)境溫度-25，U5% 環(huán)境溫度500hPa，P2hPa 氣壓500hPa，P1hPa,1.GTS1型數(shù)字高空探空儀,GTS1型數(shù)字探空儀需要與GFE(L)型二次測(cè)風(fēng)雷達(dá)配合使用。,10,2.無(wú)線電探空儀,探空儀的基本結(jié)構(gòu)： GT

4、S1型數(shù)字探空儀由傳感器、智能轉(zhuǎn)換器、發(fā)射機(jī)三部分構(gòu)成。,1.GTS1型數(shù)字高空探空儀,11,工作原理,傳感器,智能轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)成二進(jìn)制數(shù)據(jù),發(fā)射機(jī),GFE(L)雷達(dá),12,2.無(wú)線電探空儀,（1）傳感器： 溫度傳感器：采用棒狀熱敏電阻，阻體長(zhǎng)10mm，直徑1mm左右，表面有高反射率涂層，短波反射率優(yōu)于93%，長(zhǎng)波吸收率超過90%。熱敏電阻在出廠時(shí)，已焊接在探空儀紙盒盒蓋內(nèi)的白色塑料支架上。 濕度傳感器：采用高分子濕敏電阻，外觀黑色，感應(yīng)材料是裸露的。 氣壓傳感器：采用硅阻固態(tài)壓力傳感器，其在工作范圍內(nèi)具有良好的彈性和重復(fù)性。安裝在智能轉(zhuǎn)換器的印刷電路板上。,1.GTS1型數(shù)字高空探空儀,13,

5、溫度傳感器：采用棒狀熱敏電阻，阻體長(zhǎng)10mm，直徑1mm左右，表面有高反射率涂層，短波反射率優(yōu)于93%，長(zhǎng)波吸收率超過90%。熱敏電阻在出廠時(shí)，已焊接在探空儀紙盒盒蓋內(nèi)的白色塑料支架上。,14,濕度片,濕度傳感器：采用高分子濕敏電阻，外觀黑色，感應(yīng)材料是裸露的。 0.012M,15,氣壓感應(yīng)元件,16,智能轉(zhuǎn)換器 將各傳感器的物理量，按一定格式轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼，以二進(jìn)制代碼“0”控制32.7kHz調(diào)制波信號(hào),0,0,1,1,0.218s 探空信號(hào),約1s 測(cè)距,L波段雷達(dá)天線,L波段雷達(dá)天線,19,GPS探空儀 由探空氣球攜帶升空，利用氣象要素 傳感器感應(yīng)高空溫、壓、濕氣象要素， 同時(shí)接收來自

6、GPS全球定位系統(tǒng)的無(wú) 線電信號(hào)，將溫、壓、濕信息和位置 信息或多普勒信息發(fā)送到地面，地面 設(shè)備將這些信息進(jìn)行處理后可獲得高 空數(shù)據(jù)。,20,11.2 高空風(fēng)的探測(cè),1.氣球測(cè)風(fēng)的基本原理 2.單經(jīng)緯儀定點(diǎn)測(cè)風(fēng) 3.雷達(dá)測(cè)風(fēng),21,高空風(fēng)的觀測(cè)： 獲得從地面到三十公里高度范圍內(nèi)不同高度上大氣運(yùn)動(dòng)及其變化的數(shù)據(jù)的方法，通稱為“高空測(cè)風(fēng)”或“高空風(fēng)的觀測(cè)”。 高空風(fēng)測(cè)定方法： （1）利用系留氣球或飛機(jī)將類似地面測(cè)風(fēng)用的儀器帶到高空進(jìn)行探測(cè)。 （2）采用施放測(cè)風(fēng)氣球然后進(jìn)行跟蹤。（氣象臺(tái)站）,22,1.系留氣球測(cè)風(fēng),23,2.單經(jīng)緯儀定點(diǎn)測(cè)風(fēng),單經(jīng)緯儀定點(diǎn)測(cè)風(fēng)就是使用一臺(tái)經(jīng)緯儀，在一個(gè)固定的地點(diǎn)，觀

7、測(cè)氣球移動(dòng)的軌跡來確定高空的風(fēng)向風(fēng)速。,具有標(biāo)準(zhǔn)升速的氣球，測(cè)量仰角、方位角。,1,2,L,24,25,2.單經(jīng)緯儀定點(diǎn)測(cè)風(fēng),單經(jīng)緯儀測(cè)風(fēng)簡(jiǎn)便易行，但由于實(shí)際升速偏離所假定的升速，因而誤差較大，精度較低。,26,3.雷達(dá)測(cè)風(fēng),隨著測(cè)風(fēng)工作的不斷發(fā)展，雷達(dá)已被廣泛用來測(cè)定高空風(fēng)向和風(fēng)速。 我們知道，要對(duì)空間一點(diǎn)進(jìn)行定位，須知道它的三個(gè)座標(biāo)。經(jīng)緯儀測(cè)風(fēng)是借助仰角、方位角和高度進(jìn)行定位的，而雷達(dá)則是借助仰角、方位角和斜距來定位的。,27,3.雷達(dá)測(cè)風(fēng),其中是電磁波在空間的傳播速度，約為3108 米秒。 目標(biāo)與雷達(dá)站的仰角和方位角可測(cè)，根據(jù)仰角、方位角和斜距三個(gè)參數(shù)，便可算出各個(gè)高度上的平均風(fēng)向風(fēng)速。

8、,一次雷達(dá)測(cè)風(fēng)原理： 當(dāng)雷達(dá)天線發(fā)射出的高頻電磁波在空中行進(jìn)時(shí)，碰上目標(biāo)物被反射回來，然后又被雷達(dá)天線接收。因此，只要測(cè)出從發(fā)射高頻脈沖（主波）到接收到反射訊號(hào)（回波）所經(jīng)過的時(shí)間，則目標(biāo)至雷達(dá)站的斜距便可用下式計(jì)算出來。,28,3.雷達(dá)測(cè)風(fēng),一次雷達(dá)的缺點(diǎn)： 一次雷達(dá)測(cè)風(fēng)，要求雷達(dá)發(fā)射機(jī)有較大的發(fā)射功率，所以電力消耗大，不經(jīng)濟(jì)。 探測(cè)高度較低，其探測(cè)的平均高度僅達(dá)10km左右，斜距最大只能達(dá)到60km。 當(dāng)高度較高、距離較遠(yuǎn)時(shí)，回波訊號(hào)太弱。 不能同時(shí)進(jìn)行壓、溫、濕等氣象要素的探測(cè)。,已淘汰,29,3.雷達(dá)測(cè)風(fēng),二次雷達(dá)： 是指所跟蹤的目標(biāo)物是有源的。這個(gè)有源的目標(biāo)物就是具有發(fā)生能力的“無(wú)線

9、電回答器”?；卮鹌魇芾走_(dá)發(fā)射的“詢問”脈沖所觸發(fā)，同時(shí)它以和雷達(dá)相同的工作頻率，從空中發(fā)回“回答”脈沖（探空信號(hào)）。這種一問一答的工作狀態(tài)就構(gòu)成了二次雷達(dá)的基本特點(diǎn)。 目前高空氣象站普遍使用的是：701二次測(cè)風(fēng)雷達(dá)和GFE（L）型二次測(cè)風(fēng)雷達(dá)。,30,3.雷達(dá)測(cè)風(fēng),701測(cè)風(fēng)雷達(dá)天線,31,3.雷達(dá)測(cè)風(fēng),L波段雷達(dá)天線,讀數(shù)部分為四只同步接收機(jī)和被它們帶動(dòng)的刻度盤，兩只指示方位角，兩只指示仰角,雷達(dá)波段劃分,大多數(shù)雷達(dá)工作在超短波及微波波段，其頻率范圍在30300000兆赫，相應(yīng)波長(zhǎng)為10米至1毫米，包括甚高頻(VHF)、特高頻(UHF)、超高頻(SHF)、極高頻(EHF)4個(gè)波段 第二次世界大戰(zhàn)期間，為了保密，用大寫英文字母表