增强辐射源的高度和压力测量质量

本文提出了在概要声音中的改进方式，用于获得大气概况。关键点从该领域收集并由最近的研究支持。

在利用压力传感器的可放射钻头中，通过无线电探测仪直接测量大气压。然后将测量的压力与大气湿度和温度曲线一起使用，以及表面压力以计算地理位调高度[1]。国家气象服务（NMS）的目前趋势是使用基于GPS的压力测量的无线电盘。这些无线电测试使用无线电探空仪和地面站的GPS高度差异与测量的湿度和温度曲线以及使用图1 [2]所示的低测量方程的湿度和温度分布和地面压力一起计算大气压。可以在[3]和[4]中找到包括使用低位测量方程的GPS基于GPS的压力测量的可视化。

图1：示意图，示出了诸如相对湿度（RH）和温度（T）的探测参数与标准压力水平相关的声音。可以使用右上角的低位测量方程计算压力，其中p是压力，g重力常数，??地球态高度的变化，??干燥气氛的气体常数和??虚拟温度。

如上图所示，湿度和温度曲线相对于压力水平同化为数值天气预报（NWP）模型，而不是高度的。出于这个原因，近年来，无线电探空仪高度数据的错误并未受到很多关注[5]。毕竟，站高度和偏移校正中的错误不会转化为带有板载压力传感器的无线电盘中的压力误差。然而，没有压力传感器的目前产生的无线电盘受到站高度和偏移校正中的错误的影响。由于没有压力传感器的无线电盘计算测量高度的压力，所以站高度或偏移校正中的误差会对所有无线电电压水平引起误差。在大气的最低千米处，高度误差为几米的误差将导致大量的HPA误差压力。尽管在上升期间误差显着降低，但所有压力误差都会导致温度和湿度值与不正确的压力水平相关。这可以在数值和气候模型中产生误差，这些误差大于无线电探测器中温度或湿度传感器的实际测量不确定性。[6]

最近的研究[5]已经确定了几种容易实现的改进，对听起来的电台高度参数可以导致数据质量明显改善。常见错误是错误指定的站高度，这可能是键入错误，未能在从WMO [7]中重新定位甚至不正确的电台高度信息之后更新新站海拔高度。随着GPS天线在探测站常见的内容中，使用直接GPS高度作为站高度可能很诱人。遗憾的是，由于缓慢改变了影响数据传输的大气和电离层条件，GPS高度的绝对精度差。如果没有GPS高度的替代方案，应竭尽全力使用正确的GPS参考系统。GPS系统给出的默认高度相对于参考椭圆体，而气象目的需要相对于平均海平面（MSL）的高度[5]。两个高度读数之间的差异可以高达100 m [5]。由于上面列出的原因，通过测量或使用其他类似方法来评估站级高度非常重要。然后，测量的电台高度应该传达给WMO，以确保高度被更新为负责NWP的数据中心。

来自GPS天线，晴雨表和发射场的高度偏移，另一个潜在的误差源。声音站的晴雨表读数校准具有GPS导出的压力测量的无线电探测器的所有观察。因此，将正确的高度偏移值分配给气压计并使用适当校准的参考压力传感器至关重要。除了晴雨表之外，应相对于站点评估GPS天线偏移。虽然只需从直接GPS读数扣除电台高度可能很诱人，但由于先前所说的与GPS精度相关的原因，不推荐。[3]

启动站点偏移量用于表示发射站点高度和站高度之间的显着差异。偏移量用于确定发射站点压力和地理调谐高度，并重新调整TEMP和BUFR消息中的发射站点高度。

图2：用于评估GPS天线，晴雨表和发射站点的站点和偏移校正的推荐方法。不建议利用用于站高度或偏移量评估的直接GPS高度。

电台高度，不同的偏移校正和高度和偏移量评估的建议可以在图2中看到。类似屏幕显示在VAISALA探测系统MW41软件的“站配置”页面中，可以在管理→探测→站中找到。

在正确的地站配置之后，通过使用声音系统产生的声音消息的本机高分辨率BUFR编码，可以实现额外的高度精度。由于TEMP消息处于如此紧凑的形式，因此500 HPA和更高的高度高度的高度舍入到最接近的10米。为了满足WMO移动到BUFR消息的建议，某些NMS将将TEMP消息转换为BUFR。但是，在某些情况下，转换导致不符合BUFR规范的消息，并由NWP中心拒绝[5,8]。为了获得声音系统的完全准确性，消息格式转换是不够的。需要使用本机，声音系统生成BUFR以避免临时消息固有的10M舍入错误。[5]

如本文所示，在地面站中仔细的高度设置，以及直接从声音系统产生高分辨率BUFR消息，以获得来自探测操作的完整气象价值。

如果您有任何与此应用笔记或探测相关的任何问题或评论，请联系您的Vaisala代表。

参考

[1] H. Richner和P.Viatte，“无线电探测数据评价算法中的静水压方程，“大气和海洋技术杂志，Vol。12，pp。649-656,1995。

[2] R. M. Stauffer，G.A.Morris，A.M. Thompson，E.Joseph，G. J.R.Coetzee和N. R. Nalli，“无线电压力传感器误差对臭氧测量的传播，“大气测量技术，卷。7，不。1，pp。65-79,2014。

[3] vaisala，“基于GPS的高度和压力测量，Vaisala radiosonde RS41“ [在线的]。

[4] R.Lehtinen，P. Survo和H. Jauhiainen，“两个无用电压测量的比较：压力传感器与GPS衍生的压力，第18次气象观察和仪器研讨会中，2016，PP。1-9。

[5] B. Ingleby，M. Dahoui和M. Lehmuskero，“改进的无线电探空高度报告：报告精度，GPS参考高度和其他问题，”2016 [在线]。可用：TECO 2016。

[6] vaisala，“无线电探空仪测量中的准确性问题“ [在线的]。

[7] B. Ingleby，“站高度的站水平压力和误差的同化，“天气和预测。，卷。10，pp。172-182,1995。

[8] B. Ingleby，P. Pauley，A.Kats，J. Ator，D. Keyser，A. Doerenbecher，E. Fucile，J. Haegawa，E. Toyoda，T.Kleinert，W.Qu，J.St詹姆斯，W. Tennant和R. Weedon，“迈向高分辨率，实时无线电探空仪报告的进展”美国气象学会的公报“。BAMS-D-15-00169.1,2016 [在线]。可用的：http://journals.ametsoc.org/doi/10.1175/bams-d-15-00169.1.