Page 252 - 《高原气象》2022年第6期

第 41 卷 第 6 期 高 原 气 象 Vol. 41 No. 6
2022 年 12 月 PLATEAU METEOROLOGY December，2022

王丹，王金成，田伟红，2022. 面向数值同化应用的 L 波段秒级探空资料的质量控制方法研究［J］. 高原气象，41（6）：1615-
1629. WANG Dan，WANG Jincheng，TIAN Weihong，2022. Research on a Quality Control Method for L Band Second-Level Ra‐
diosonde toward Assimilation Applications［J］. Plateau Meteorology，41（6）：1615-1629. DOI：10. 7522/j. issn. 1000-0534.
2021. 00085.

面向数值同化应用的L波段秒级探空资料的

质量控制方法研究

王 丹 1，2 ，王金成 1，2 ，田伟红 1，2

（1. 中国气象局地球系统数值预报中心，北京 100081；
2. 国家气象中心，北京 100081）

摘要：世界气象组织于 2003年提出探空报文格式改革，推动探空资料从传统报文转向二进制秒级存储，
这一举措促使秒级探空资料在数值预报模式中的应用成为未来的发展趋势。资料的质量控制是同化应
用前极为重要的基础性工作，L 波段秒级探空观测误差特点与传统常规探空显著不同，因此，本文发展
了面向同化应用的 L 波段秒级探空资料的两步质量控制方法。第一步质控在集成常规探空质量控制方
法的基础上，针对秒级探空的资料特性增加对应检查步骤，旨在尽可能剔除人为观测误差；第二步质控
在同化系统中引入动态黑名单检查模块，同时借助同化系统自带的背景场检查来剔除观测和背景间偏
离较大的资料，目的在于控制观测的代表性偏差。本文通过对比和分析质量控制前后观测样本的统计
特征，并结合数值模式的实际同化分析结果，综合论证了两步质量控制方案的合理性：两步质控后资料
异常大幅减少，观测背景差更接近高斯分布，资料的同化适用性更强，同化应用效果更优。本文的研究
工作为今后 L 波段秒级探空资料在 GRAPES（Global/Regional Assimilation and Prediction System）模式中
的实现业务应用奠定了基础。
关键词：L波段秒级探空；质量控制；GRAPES模式；同化应用
文章编号：1000-0534（2022）06-1615-15 中图分类号：P456.7 文献标识码：A
DOI：10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2021. 00085

1 引言 经纬仪测风观测、二次雷达跟踪技术发展到目前最
为先进的卫星导航定位，探空的仪器性能、探测高
探空观测经历了百年的发展历史，是高空气象
度、数据精度等均有了大幅提高。同时，探测层次
观测系统中重要的组成部分，对天气预报、气候监
也不再局限于规定的等压面层和特性层，采样时间
测、数值模式初始化都具有重要意义。近年来，卫 缩短为秒级周期（李伟等，2010）。受国际发展趋势
星、雷达等遥感探测发展迅猛，但是对于三维大气 的影响，从 2002年起，中国探空系统逐步完成从 59
的温、压、湿、风等信息释放需要借助反演手段， 型探空仪到 L 波段雷达的升级改造，采样时间为
而探空是直接观测，因此探空在大气遥感观测真实 1. 2 s，垂直分辨率约为 8 m，探测高度可达 10 hPa
性检验和校验中依然具有不可替代的作用（李柏和 （郝民等，2014）。
李伟，2011；于晓晶等，2018）。自 20 世纪末，国内 资料同化是秒级探空应用的重要领域。2014
外探空仪生产厂家在定位技术、探测方式、集成度 年以来，以欧美为主的科研和业务机构相继开展秒
以及自动化等方面进步显著。探测方式从初期的 级探空的同化试验，研发了秒级探空的不同应用技

收稿日期：2021⁃04⁃01；定稿日期：2021⁃10⁃08
资助项目：国家重点研发计划项目（2018YFC1506205，2017YFC1502102）；中国气象局数值预报（GRAPES）发展专项（GRAPES-FZZX-2020）
作者简介：王丹（1987-），女，江苏无锡人，工程师，主要从事观测资料质量控制和同化应用研究. E-mail：wangd@cma.gov.cn
通信作者：王金成（1981-），男，河北保定人，高级工程师，主要从事资料同化研究. E-mail：wangjc@cma.gov.cn