3 风廓线测量比较试验及资料对比分析

　　为了对风廓线雷达、风能梯度塔、微型探空飞机的测量精度进行比较分析，2008年9月24日中国气象局气象探测中心组织相关人员在内蒙古锡林浩特国家气候观象台进行对比试验。本次试验的探测设备分别采用北京爱尔达电子设备有限公司的工作频率为1290M移动风廓线雷达（Airda3000型）、气候观象台的100m风能梯度塔以及由江西省气象科学研究所研制的微型探空飞机。据天气预报介绍，试验当天锡林浩特国家气候观象台的天气情况为“晴，西南风4-5级，温度4-12°C”,天气系统相对稳定，非常满足试验所需要的气象条件。为尽量满足探测区域天气系统稳定的试验条件，试验进行时，三种探测设备的位置分布相对较近。风廓线雷达位于116°19′49.7″E，44°08′2.4″N，海拔高度为1107m，探测高度为50m-3400m；风能梯度塔位于116°18′44.9″E，44°08′32.4″N，海拔高度为1160m，探测高度为2m-100m；微型无人驾驶飞机指挥点位于116°19′54.8″E，44°07′42.1″N，探测高度人为控制。

3.1 风能梯度塔与风廓线雷达低层测风资料对比

　　根据探测设备的海拔高度和其探测高度，风能梯度塔可以分别得到海拔1162m的分钟平均风速、海拔1164m、 1170m、1180m、1190m、1210m、1230m、1260m的分钟平均风速及分钟平均风向；而风廓线雷达低层高度分辨率为50m，因此仅能得到海拔1157m、1207m、1257m分钟风速、风向。

　　本文首先对风能梯度塔1162m分钟平均风速与风廓线雷达1157m分钟风速进行比较，共选取相应时间的探测资料326组，风速差值由风能梯度塔测得的风速值减去风廓线雷达测得的风速值得到，具体比较结果如图1所示：

 
图1 风能梯度塔1162m分钟平均风速与风廓线雷达1157m分钟风速差的分布图

　　从图1可以看出，两者的风速差分布相对比较均匀，风能梯度塔测得的风速值比风廓线雷达测得的风速值要偏大一些。经计算，风能梯度塔的平均风速为8.2m/s，而风廓线雷达的平均风速为7m/s，两者的风速平均差为0.37m/s，标准差为1m/s（见表一）。

　　另外，本文分别对风能梯度塔1210m分钟平均风速、风向与风廓线雷达1207m分钟风速、风向以及风能梯度塔1260m分钟平均风速、风向与风廓线雷达1257m分钟风速、风向进行比较，分别选取相应时间的探测资料193组、165组、138组、146组。图2、4的风速差是用风能梯度塔测得的风速值减去风廓线雷达测得的风速值得到的，而图3、5测得的风向差则是由风廓线雷达测得的风向值减去风能梯度塔测得的风向值，具体比较结果如图2、3、4、5示。

　　图2、4显示，风能梯度塔1210m、1260m平均风速与风廓线雷达1207m、1257m分钟风速的偏差分布相对比较均匀，风能梯度塔测得的风速值比风廓线雷达测得的风速值明显偏大。经计算，两者的风速平均差分别为1.85m/s、1.76m/s；标准差分别为0.82m/s、0.83m/s。

　　而从图3、5风向的对比来看，风向偏差的总体走势趋于一致，且图5前半段显示，两种测量手段的风向相差无几，而后半段两者的风向有了较大的变化，风向差也有所增大。经计算，两者的风向平均差在1210m左右时为11°，1260m左右时为6.6°；相应的标准差分别为12.7°、11.1°（见表1）。

       
　　
图2、3 风能梯度塔1210m平均风速、风向与风廓线雷达1207m分钟风速、风向的偏差分布图

　　  
图4、5 风能梯度塔1260m平均风速、风向与风廓线雷达1257m分钟风速、风向的偏差分布图