L波段雷达气压高度与球坐标高度误差分析
摘要
利用新一代GFE(L)1 型二次测风雷达探测系统跟踪自由漂浮氢气球携带的GTS1 型数字式电子探空仪,采集近 4000 份安庆地区高空每分钟气压位势高度和球坐标高度观测资料,分析该探测站点两种不同高度的表示方式产生误差的原因,从而对该雷达系统的性能、高空气象产品的最终应用等提供一个重要的参量。结果表明,用两种不同测量方法测得的高度差均值样本做单边u 检验,气压高度与球坐标高度差明显偏大,并多为正偏量,两个不同方法测得的高度差的均值有显著性差异。在方差分析中,时间对于两种方法测量的高度有非常显著性的影响。在甄别产生误差的因素中,雷达的水平标定无疑影响球坐标的数据,但系统输出的数据未经过该项订正。从统计图表中可以看出,最大正差值、最大负差值、总体方差最大值、总体标准差值最大均出现在偏东方位,但高度差值平均最小,说明偏东方位两种测量方法得出的高度偏离均值范围较其他方位大。此种结果与测站处在高空西风环流,导致偏东方位取得的样本较多有关。从表中数据不能得出资料采集系统的雷达标定有系统性的偏离,雷达标定误差可以在样本中予以排除。对于温度要素,模拟温度在最大测量误差0.3 ℃和基值测定误差在0.4 ℃时,对气压测高的影响,得出温度模拟压高差值曲线相对于时间近似于线性关系,在资料采集终止点差值为87 米。而该时次压高球坐标差值0-22 分钟为正值,23-63 分钟为负值,64-74 分钟又为正值,没有规律性,应该说温度测量误差对总体误差的贡献同样并不明显。同理,模拟气压感应值在地面-500hPa 之间增加2hPa 时气压高度与原值的差异,在气压≤500hPa 时增加≤1hPa 时气压高度与原值的差异,能反映气压感应元件对测高的影响。从样本资料的每分钟高度差平均值曲线可以看出,自60 分钟开始,高度差超过100 gpm,在此时间点上,气压在70-50hPa 之间,可以得出气压感应准确度在70hPa 以上,性能下降趋势明显,影响探测结果。