地基微波辐射计观测网建设方案

陈后财+任雍

摘 要 QFW-6000型地基微波辐射计作为大气观探测、天气监测新型仪器装备，凭借其高时空分辨率、高探测精度、全天候、数据产品丰富、直观、实时、连续等优点，成为遥感大气温度、湿度、云液态水廓线的有力工具，在气象、环保、航空、测控等诸多领域广泛使用。本文提出了地基微波辐射计组网观测方案架构，本方案不仅适用于业务应用中的辐射计设备，还适用于观测网中其他设备，甚至对整个业务观测网络的建设也具有参考意义。

【关键词】微波辐射计 强对流天气 组网观测

1 引言

按照中国气象局的发展战略和省市气象局的部署，以及地区性的农业经济发展规划，气象工作的重点之一应是增强灾害性天气监测预警能力，提高中短期天气预报准确度，为防灾减灾、大气环境保护、农业保障和资源开发利用，生态系统平衡等方面提供优质气象服务。

温度、相对湿度、液态水廓线（0～20km高空）是描述大气热力状态的基本参数，实时探测温度、相对湿度、云液态水分布及其变化，对于数值天气预报和气候变化研究以及各种气象保障工作，都是必不可少的。QFW-6000型地基微波辐射计作为大气观探测、天气监测新型仪器装备，凭借其高时空分辨率、高探测精度、全天候、数据产品丰富、直观、实时、连续等优点，成为遥感大气温度、湿度、云液态水廓线的有力工具，在气象、环保、航空、测控等诸多领域广泛使用。尤其是诊断分析得到的一系列连续的大气热力学参数、预报指标，对雾霾的监测治理、人工影响天气、区域水资源的评估、航空气象保障以及对雷暴、冰雹、暴雨等强对流极端天气的研究有很好的指示作用，为灾害性天气预报、预警提供数据依据，为相关决策部门制定防灾、减灾预案提供数据支持。

目前，河北地区计划在唐山、廊坊、沧州、衡水、邯郸等地投入使用有5台地基微波辐射计。为充分发挥仪器设备的功效，有效利用其数据资源，使河北地区各市、区气象预报保障、短时及临近预报、灾害性天气预警、人工影响天气、防雷、消雹等气象预报业务及相应的决策部门，都能够及时、准确地利用5台地基微波辐射计的数据资源，实现互联互通、资源共享、有效决策，有必要对现有地基微波辐射计的安装运行、观测分析数据的存储、传输、共享以及产品信息的发布等进行规范统一，使其网络化、系统化。

本文提出了地基微波辐射计组网观测方案架构，本方案不仅适用于业务应用中的辐射计设备，还适用于观测网中其他设备，甚至对整个业务观测网络的建设也具有参考意义。

2 组网运行方案及数据产品设计

河北地区在唐山、廊坊、沧州、衡水、邯郸等微波辐射计观测站，除实时向本市、区局提供温度、相对湿度、云液态水廓线探测数据、图形图像数据、诊断分析产品数据外，应通过河北局内部网络向河北市局数据处理中心计算机（服务器、数据库）实时提供温度、相对湿度、云液态水廓线探测数据、图形图像数据、诊断分析产品数据。省局中心服务器对收集到的各市、区的微波辐射计观测数据进行综合分析，以便实现对河北地区的出现的各类天气系统进行有效跟踪、监视。并依据分析结果指导各市、区气象预报保障、短时及邻近预报业务。对影响本地区的灾害性天气发布预警信息，为人工影响天气、防灾等部门提供数据支撑。数据、产品传输网络如图1所示。

3 诊断产品分析

通过分配局域网内各微波辐射计控制电脑不同的IP地址，使局域网用户均可通过浏览器登录到各微波辐射计控制终端，实现对微波辐射计的远程控制及数据产品的浏览。同时利用数据文件同步软件，实现各微波辐射计观测站点与中心控制电脑（服务器、数据库）之间的数据及产品的实时同步。微波辐射计具有实时输出温湿度廓线、积分水汽含量及积分液态水含量的功能，在此基础上开发了大气稳定度（KI、LI、TTI、AI等）、边界层高度（BLH）等多种热力学参数及常用参量，通过对这些指标的分析得出雷暴、冰雹、雾霾等灾害性天气可能发生的概率，为天气过程的监测和预警提供有效支撑数据。

图2、图3分别给出了强对流天气和雾霾天气的实时监测结果。

微波辐射计可实时监测对强流天气的整个演变过程。在降水发生前，空中水汽聚集，积分液态水含量和积分水汽含量急剧增加，稳定度指数也指示强对流天气出现的概率极大，对降水的临近预报和预警有明显的指示作用。

图3为微波辐射计监测的大气温湿度分布及边界层高度的变化情况。在典型灰霾过程中，强逆温的形成使污染物在近地面层大量积聚，较低的边界层高度表征污染物的扩散能力较差，垂直扩散条件差是这次典型灰霾过程形成的重要原因之一。因此微波辐射计实测的廓线时空分布及边界层高度可对雾霾天气的监测和预警提供有效的数据支撑。

参考文献

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