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《数字式电子探空仪校准规范》

(编制说明)

编写组

2024年06月18日

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《数字式电子探空仪校准规范》编制说明

1任务来源

经全国气象专用计量器具计量技术委员会向国家市场监督管理总局申报，根据市监计量发[2021]50号文，“市场监管总局办公厅关于下达《2021年国家计量技术规范制定、修订及宣贯计划》的通知”，国家市场监督管理总局于2021年11月批准立项，由中国气象局气象探测中心、中国气象局上海物资管理处、黑龙江省气象数据中心共同制定《数字式电子探空仪校准规范》，归口于全国气象专用计量器具计量技术委员会。

2制定规范的必要性

探空仪是通过携带电子仪器并由气球上升来进行测量，其测量原理基于假定气球移动轨迹为水平自由体的假设，通过气球的空中轨迹来测量风向和风速。这使得探空仪能够提供包括温度、气压、相对湿度等气象要素的原始数据，并通过计算转换为气象要素值。

无线电探空仪的测量是高空气象学的基石，它为天气预报、气候研究和多种应用提供了关键数据。数字式电子探空仪作为国际通用的观测仪器，其结构和功能要求主要遵循中国气象局的《常规高空气象观测业务规范》（2010）以及《CIMO指南》第八版中的规定。这些规范明确提出了探空仪需要实现高准确度和高空间分辨率的测量，涵盖了从地面到36公里高空的大气温度、湿度、气压和风向风速等参数。

为了保持无线电探空仪测量的高准确性，定期进行比较试验和校准是必不可少的。比较试验涉及同时飞行多种类型的无线电探空仪，以评估它们之间的相对性能；而校准则是在受控条件下使用高精度设备来验证传感器的准确性。根据《CIMO指南》第八版要求，探空仪传感器除在出厂前必须进行校准，还应定期对探空仪传感器进行校准，国家或地区应定期对探空仪传感器进行实验室校准，以确保其性能符合标准。根据WMO指南，购买大量无线电探空仪时，应确认制造商所采用的校准方法，以确保其再现性和精度。要进行标准化性能检查，对随机挑选的代表性样品进行更全面的分析。

鉴于无线电探空仪的类型及其批量校准的重要性，WMO仪器和观察方法委员会建议各成员国在实验室环境下，对选定的无线电探空仪样品进行全国或区域性的测试，以验证制造商提供的性能校准是否有效。在校准过程中使用的参考传感器应能够溯源至国家标准，并在标准实验室中以适当的频次进行检验。

而我国目前与探空仪检定相关的国家技术规范，仅有《JJG268-1982GZZ2-1型转筒式电码探空仪检定规程》，从气象要素的传感器原理到信号处理方式，已不能满足目前的数字式电子探空仪的校准和计量需求。

基于以上原因，制定《数字式电子探空仪校准规范》成为必要，它不仅确保了探空仪测量数据的准确性和可靠性，也符合国际和国内的相关规范要求，对于提升气象观测的质量和效率，促进气象科学的发展具有重大意义。

3编制过程

3.1项目调研

起草人对数字式电子探空仪的生产、使用和溯源情况等做了详尽调查：

（1）生产情况：我国生产的数字式电子探空仪在温度、气压、位势高度和风等要素的探测性能方面，已达到甚至超越了世界先进水平的VAISALA探空系统。在技术性能方面，已显著超越现有的L波段业务探空系统。然而，在湿度传感器方面，我国与世界先进水平还存在一定差距。据调研，我国目前尚无高性能高空湿度传感器的工业化产品研制能力。我国的卫星导航探空仪厂家普遍选用奥地利E+E公司生产的湿度传感器，法国、德国、日本等国家也采用该传感器作为湿度传感器。

（2）使用情况：目前我国由长峰、长望、大桥和华云天仪等单位研制的国产卫星导航探空仪已满足了常规高空气象观测业务需求，并应用于高空气象和气候观测业务中，有效提升了业务观测能力，推动我国高空气象和气候观测能力达到WMO关于天气和气候观测系统指标要求。

（3）全国溯源与校准情况：鉴于数字式电子探空仪类型多样且批量校准的重要性，世界气象组织(WMO)仪器和观测方法委员会敦促成员国在全国或区域范围内对选定的无线电探空仪样品进行实验室测试，以确保制造商提供的校准有效。然而，现有的《JJG268-1982GZZ2-1型转筒式电码探空仪检定规程》在传感器原理、信号处理方式等方面已无法满足数字式电子探空仪的校准和计量需求。此外，探空仪在结构原理、计量特性、测试方法等方面具有特殊性，导致校准项目和校准方法面临一定挑战，因此，目前国内相关计量技术机构较少开展探空仪的校准工作。

我站（国家气象计量站）在接收各行业探空仪用户送来校准的探空仪产品时，往往采用用户提供的技术文件或参照地面自动气象站相关规程进行校准。这表明，探空仪校准领域存在急需填补的空白。项目过程中，我们分别调研和委托了国内专业计量机构、校准设备生产厂家等，如国瑞智公司、中电49所、FLUKE公司等单位，获得了大量的实验数据和帮助。他们提出的宝贵意见和建议对规范