秒級探空數據隨機誤差評估

姚 雯 馬 穎

(中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室/雷電物理和防護工程實驗室, 北京 100081)

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秒級探空數據隨機誤差評估

姚 雯*馬 穎

(中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室/雷電物理和防護工程實驗室, 北京 100081)

利用2007年6月和2008年6—7月國內GPS探空儀同步比對試驗數據及2010年中國陽江國際探空系統比對試驗數據，基于現有的探空儀隨機誤差的間接計算方法，深入分析不同的探空原始數據平滑處理程度對隨機誤差評估的影響。分析表明：現有的探空儀隨機誤差評估方法不能完全適用于秒級探空數據，特別是對風、平流層溫度和對流層相對濕度這3個要素的隨機誤差的評估。在同步比對施放中，如果對探空原始數據的平滑處理程度一致，可以利用現有的隨機誤差評估方法，不會產生明顯偏差；反之，如果平滑處理程度差異較大，則間接計算得出的隨機誤差會明顯偏大。在比對施放方案中，為了更好地獲取某種型號探空儀的隨機誤差，建議將多個同型號探空儀同球施放進行比對觀測，避免作為參考儀器的其他型號探空儀自身的誤差參與計算，影響待測探空儀隨機誤差的評估。同型號探空儀同球施放的探空儀越多，獲取的有效統計數據越多，隨機誤差的分析越準確。

隨機誤差； 同步比對； 平滑處理程度

引 言

探空儀是一種測量地面至高空的大氣溫度、壓力、相對濕度等氣象要素的一次性使用儀器。測量儀器均存在測量誤差。測量誤差一般又分為系統誤差和隨機誤差兩種。探空儀要在日曬雨淋惡劣環境下動態測量高層稀薄大氣，其測量的困難特別是確定其測量誤差的困難比室內靜態測量大得多。無論是國際還是國內，一種探空儀型號從研發到進入臺站業務使用，除在室內通過靜態校準確定各個測量參數的校準線外,還需要通過動態施放反復測定其誤差[1-4]。無論是校準線測定還是動態測定，都需要有測量準確度相對較高的標準儀器作為參考,到目前為止，國際上尚未開發出一種令人滿意的標準探空儀作為參考，只能通過同步比對施放獲得各型號探空儀相互間的相對系統誤差和隨機誤差[5-11]。近20年來，以數值預報初估場為參考，計算高空觀測網的各型號探空儀的相對系統誤差和隨機誤差的方法也越來越得到重視[12-13]，但目前世界氣象組織(WMO)國際探空系統比對主要還是采用同步比對施放方法獲得各國探空儀的性能[14-16]。

隨著科學技術的發展和應用，探空儀的數據采集率、準確度以及系統的自動化程度有很大提高?，F有的探空系統如我國業務使用的L波段探空系統、GPS探空系統以及正在研發的北斗探空系統，其數據采集率已由原有59-701探空系統的每分鐘1組提高到每秒1組，敏感元件的各種誤差也有大幅度減小[17-18]，因此，為測定現有探空儀的探測誤差進行的比對施放方案、數據處理和計算統計方法也需要不斷地改進和完善。從1989年的哈薩克斯坦到2010年的中國陽江國際探空比對， WMO一直利用Kurnosenko開發的評估軟件來獲取各國探空儀間的相對系統誤差，并指定某種型號探空儀為標準，間接計算出其他廠家探空儀的隨機誤差[19]。該隨機誤差計算方法假設測量要素在樣本足夠多的情況下符合正態分布，并根據誤差分解原理利用間接計算方法求取。針對分鐘量級的探空數據，其隨機誤差評估結果，各探空儀廠商比較認可，但從2005年毛里求斯國際探空系統比對開始，各國研發的秒級GPS探空系統開始參與國際比對最終報告表明，這種間接計算方法對高空風數據隨機誤差的估計不盡人意[20]，在2010年中國陽江國際探空系統比對中，參與比對的探空系統均為秒級探空系統，其最終報告對隨機誤差的間接計算方法也進行了很大程度的改進[21]。因此，針對現有的隨機誤差間接計算方法能否完全適用于目前秒級探空系統，探空比對的方式和對探空比對數據處理的具體方法是否需要改進等問題，有必要對探空儀測量誤差的概念和分析方法，在遵循WMO理念的基礎上進行深入的探討。

1 探空儀測量誤差分類

探空儀是測量地面至高空的大氣溫度、氣壓、相對濕度和風的一次性使用儀器。即使是同一廠家、同一型號、同一批次的探空儀，由于元器件及生產工藝的細微差異，都會導致其觀測數據出現或多或少的差異。儀器誤差通常分為系統誤差和隨機誤差兩類，系統誤差是指在一定的測量條件下，對同一個被測對象進行多次重復測量時，所得結果平均值與被測量的真值之差。由于在實際施放過程中還沒有一種探空儀可以作為準確觀測0～35 km大氣的標準探空儀，大氣的真實數據無法知道，因而每種探空儀觀測數據偏離大氣真值的系統誤差目前還無法測定, 只能同步比對施放獲取兩種型號探空儀之間的相對系統誤差。隨機誤差是指由于偶然或不確定因素(如由于外界環境變化)造成的每一次測量值的無規則變化。具體講，如果在同一氣球下同步比對施放兩種探空儀，隨觀測時間的變化，其測量數據之間可能會存在一些差異。如果大量反復同步施放的是兩種不同型號的探空儀，由此獲得的探空廓線之間差異的平均值表示的是這兩種探空儀之間的相對系統誤差。如果同步比對的探空儀屬于同一型號甚至還是同一批號，則其獲得的探空廓線之間差異的平均值(即相對系統誤差)會隨著比對施放次數的增加逐步趨于零；但該型號探空儀觀測數據的隨機誤差，由于原材料和生產工藝的些微差異，探空儀個體的具體誤差特性等原因會存在不同程度的差異；或者在比對施放過程中由于傳感器相對于太陽的取向以及儀器擺動等具體情況不同，也會造成個體之間的差異。雖然單次測量的隨機誤差沒有規律，但多次測量的總體卻服從統計規律，通過對測量數據的統計處理，能在一定程度上估計其對測量結果的影響程度。

為了掌握全球或各地區探空站網觀測數據的時間和空間一致性程度，通過直接比對施放方法及時獲取各種型號探空儀之間的相對系統誤差是高空觀測工作者的首要任務之一。除相對系統誤差外，隨機誤差也一直是探空界和資料使用者關心的問題，由于用戶每天得到的實際觀測數據中都包含隨機誤差，且合理的評估方法獲取的隨機誤差能一定程度反映同一型號探空儀的典型誤差特征[20-21]，因此，測定每種探空儀型號觀測數據的隨機誤差，為用戶提供必要和可靠的誤差信息，以便進一步了解每個高空站觀測數據的可靠性也是高空觀測工作者的重要職責。

2 探空儀誤差的直接比對測定方法

目前在國際或多邊探空系統比對中，比較常用的方法是通過多種型號探空儀的同步直接比對施放，并指定其中一種探空儀作為參考儀器，再測定其他型號探空儀與參考儀器之間的相對系統誤差。至于隨機誤差的獲取，由于國際比對工作量大，未采用同一型號探空儀自身雙施放的方法測定，而是采用在直接比對各種探空儀之間的相對系統誤差的同時，用間接計算方法將參考儀器的隨機誤差作為已知隨機誤差，再從已知與待測儀器之間的隨機誤差中分離出未知儀器的隨機誤差。從1989年哈薩克斯坦的國際探空系統比對到2010年中國陽江的國際探空系統比對中，WMO一直使用Kurnosenko開發的評估軟件[19]。雖然軟件也在不斷完善，但對各參比探空儀在施放過程中的動態隨機誤差計算方法主要采用間接計算方法。從毛里求斯國際探空系統比對開始，秒級的高精度探空儀開始參加比對試驗，其系統的數據采樣率已經由以往的分鐘級提高到秒級，空間采樣率由幾十米量級提高到米量級，能夠得到探空路徑中更多的溫、濕、風數據，但也反映出氣球擺動引起的變化細節，為了獲取更接近于真實大氣的情況，各廠家需要對探空原始測值數據進行訂正和平滑處理。由于各個廠家的探空軟件各自對高精度的探空原始數據進行了復雜程度不同的處理，即使原始測值沒有差異，但經過不同廠家軟件處理后的最終探空結果將會存在差異。毛里求斯國際比對報告中也明確指出，日本Meisei探空系統測定的GPS原始定位數據與芬蘭Vaisala 等系統測得的原始定位數據很接近，而以Vaisala測得的風數據為參考，間接計算獲得的Meisei系統的風向風速的隨機誤差很大，這與Meisei對原始數據的濾波方法有關，Meisei探空系統中風的隨機誤差偏大是由于其平滑程度與其他系統差異較大引起的[20]。這說明間接計算方法中，對秒級探空原始測值處理的方法造成的兩個探空系統探測結果的差異對動態隨機誤差的計算有影響。2010年中國陽江國際探空系統比對的最終報告中也指出不同型號的探空儀在比對過程中，由于各種因素的變化引起的差異不會均勻分布[21]，因此，在中國陽江國際比對試驗中對隨機誤差的間接計算方法有較大改動，要求用于間接計算采用的參考探空儀應選擇對原始數據濾波程度為中等的儀器[20]，表明平滑程度對隨機誤差的估計密切相關。

3 方法與數據

3.1 探空儀隨機誤差的計算方法

國際探空系統比對試驗中將探空儀比對數據差值的分布按正態分布處理，并假定各探空系統的動態隨機誤差獨立不相關，用兩種探空系統(參考和待測探空儀)各高度層觀測差值的標準差分布估計待測探空儀的隨機誤差。待測探空儀的隨機誤差用間接計算方法獲得，即將參考儀器的隨機誤差作為已知隨機誤差，再從待測與參考儀器之間的隨機誤差中分離出待測儀器的隨機誤差[20-21]。

如任意選取1個探空儀A和1個探空儀B進行同步比對施放，取得1 s間隔的比對觀測數據。待測探空儀的隨機誤差分布情況按照一定的高度層間隔分別進行標準差統計來獲得，用以表示該高度層上的秒級探空數據差異偏離差異平均值的離散程度(注下文圖中均用各高度層觀測差值的標準差來表征隨機誤差的分布情況)。本文標準差計算參照中國陽江國際探空系統比對的最終報告[21]按2 km高度間隔進行平均處理，由于高精度探空儀獲取的是1 s間隔的比對觀測數據，2 km高度間隔根據探空儀的升速，不同的施放過程在各高度層上獲得的參與比對數據量會有不同(按照5～6 m/s升速計算，每2 km 高度約有300～400組比對數據參與該高度層的標準差計算)。

3.2 數 據

本文所使用的探空比對數據來源為WMO組織的中國陽江國際探空系統比對試驗和中國氣象局組織的國內探空儀性能比對試驗。2010年7月12日—8月1日WMO在陽江組織第8屆國際探空比對試驗，來自中國、美國、日本、南非、韓國、德國、瑞士、法國、芬蘭9個國家的GPS探空儀參加比對，共放球72次，獲取各廠家秒級GPS探空數據。由于國際比對工作量大，沒有采用同一型號探空儀同步施放的方法直接計算該型號探空儀的隨機誤差，而是以某一型號探空儀為參考，利用間接計算方法獲取其他型號探空儀的隨機誤差。中國陽江國際探空系統比對最終報告發現盡管參比的高精度探空儀的相對系統誤差相近，但利用間接計算方法獲取的隨機誤差存在差異(圖1a)。中國氣象局2007年6月和2008年6—7月在北京、錫林浩特和陽江組織了3批次國產GPS探空儀與芬蘭Vaisala RS92型探空儀同步比對試驗，獲取各廠家最原始的秒級探空數據。采用中國陽江國際探空系統比對報告中使用的隨機誤差計算方法對北京站17次參與同步比對試驗的Vaisala RS92型探空儀的探空原始測值進行不同的數據平滑處理,分別用直接以及間接的方法對Vaisala RS92型探空儀的隨機誤差進行計算，分析發現，不同的數據處理方法對其隨機誤差的計算結果會有影響(圖1b)。因此，本文利用中國氣象局組織的中國陽江探空系統比對試驗中選取2組比對試驗的原始數據，其中1組數據為同型號的國產GPS高精度探空比對數據，另1組數據為Vaisala RS92型探空系統提供的原始數據舉例分析，從不同側面探討秒級探空數據隨機誤差計算方法。

圖1 不同廠家探空儀獲取的風速相對系統誤差及標準差(a)中國陽江國際探空系統比對試驗不同國家探空儀風速相對系統誤差及標準差(以法國MODEM為參考探空儀)，(b)國內探空比對試驗北京站Vaisala RS92型探空儀直接和間接計算的風速標準差Fig.1 Standard deviation statistics of different types of radiosondes(a)systematic bias and standard deviations of wind speed differences relative to MODEM in 8th WMO Radiosonde Comparison at Yangjiang China，(b)standard deviation of upper-air wind speed of Vaisala RS92 GPS radiosondes in radiosonde comparison in Beijing China

4 探空儀風數據隨機誤差分析

本文對2008年7月17日中國陽江國際探空系統比對試驗中3個國產GPS探空儀的一次同步比對施放取得的原始秒級探空數據，分別采用不同程度的平滑處理進一步說明平滑程度對隨機誤差計算的影響。圖 2a 為一次比對施放的高空風W-E和S-N分量廓線。該廓線由3個同型號的國產GPS探空儀(用Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ表示)掛在同一氣球下同步施放獲得。風的分量是從原始的GPS定位數據(1s間隔)經由同一數據處理軟件經過30點滑動平均后計算得到?？梢钥吹狡交幚砗?條風廓線幾乎完全重合(圖2a)。

圖2 3個同型號國產GPS探空儀經過30點滑動平均處理的高空風速廓線以及各高度層標準差(a)W-E,S-N分量風速廓線隨時間分布,(b)按2 km間隔統計的風速標準差Fig.2 Upper-air wind speed profile and standard deviation of three same type of GPS radiosondes by 30 points data smoothing (a)W-E and S-N components of wind profile with time, (b)standard deviation of W-E and S-N components of wind by 2 km interval

參照中國陽江國際探空系統比對方法，對獲取的探空比對數據從低到高分層分別進行統計，按2 km 高度間隔分別獲取各高度層上的標準差(標準差計算公式略)。圖2中風秒級數據均經過30點滑動平均處理。其中,圖2b中直接計算表示用探空儀Ⅰ和探空儀Ⅱ的風速差值計算得到標準差，間接計算表示按照國際比對中的間接計算方法，以探空儀Ⅰ的風速標準差為參考，將探空儀Ⅲ與參考探空儀的風速差值的方差減去參考探空儀的方差，間接計算出探空儀Ⅲ的方差，從而得到其標準差。由圖2b可知，在探空儀Ⅰ、探空儀Ⅱ和探空儀Ⅲ均經過相同的30點平滑處理下，直接計算與間接計算得到的標準差十分接近(這是1次比對施放數據的結果，如果是多次施放的平均結果，差異更小)，表明在平滑程度一致的情況下間接計算的標準差與直接計算的標準差沒有明顯差異。

圖3采用同一份GPS探空儀原始秒數據資料，但探空儀Ⅰ和探空儀Ⅱ的原始數據采用15點滑動平均，保留了較多因上升過程中氣球擺動引起的來回變化細節，而探空儀Ⅲ的原始數據仍采用30點滑動平均。結果探空儀Ⅰ和探空儀Ⅱ直接計算得到的標準差較圖2結果略有增大，而間接計算得出的探空儀Ⅲ的標準差增大較多。由圖3可見，盡管對探空儀Ⅲ的原始數據平滑程度沒有改變，仍然采用30點平滑，但探空儀Ⅰ和探空儀Ⅱ的原始數據采用了15點平滑處理，使用同一計算方法間接計算得出的標準差的差異增大，這說明平滑程度的差異對間接計算風的標準差影響較大。

圖3 3個同型號國產GPS探空儀經過15點和30點平滑處理后各高度層風速標準差Fig.3 Standard deviation of upper-air wind speed of three same types of GPS radiosondes by different data smoothing methods

同樣，上述3個GPS探空儀原始定位數據，如果對探空儀Ⅰ和探空儀Ⅱ的原始數據平滑程度加大，作120點滑動平均，進一步減少上升過程中氣球擺動引起的來回擺動細節，而探空儀Ⅲ的原始數據仍采用最初的30點滑動平均。結果探空儀Ⅰ和探空儀Ⅱ直接計算得到的標準差略有減小，而間接計算得出的探空儀Ⅲ的標準差仍然增大，說明平滑程度的差異對間接計算風的標準差影響大(圖略)。

以上對同一原始數據采用不同程度的數據平滑處理結果表明，如果兩個探空系統對原始數據的平滑程度一致，可以利用與一個已知標準差的探空儀同步比對的觀測數據間接計算另一個探空儀的標準差而不會產生明顯偏差。反之，如果兩個探空系統對原始數據的平滑程度差異較大，則間接計算得出的標準差明顯偏大。

雖然毛里求斯國際探空系統比對數據分析中已發現，具有秒級采樣的GPS探空儀能清晰地反映出探空儀上升過程中來回擺動的細節，為了減少這種因氣球擺動引起的探測要素波動，需要對原始探空測值進行平滑濾波處理，但當時各國都在試驗平滑處理效果，沒有統一的方法，對各探空儀的隨機誤差評估結果不盡人意。2010年中國陽江國際探空系統比對中，對評估方法進行了改進，采用2 km 和250 m 厚度層中的平均風[21]計算探空風數據的標準差，后者間接計算的標準差明顯大于前者。再次表明，平滑濾波程度與標準差大小密切相關，數據越平滑，間接計算得到的標準差越小。

5 溫度及相對濕度隨機誤差分析

常規探空記錄表明溫度廓線在對流層比較平滑，對流層頂以上擺動很大；相對濕度廓線在對流層擺動很大，而在對流層頂以上比較平滑，如果對原始的溫度和相對濕度測值進行不同程度的平滑處理，則平滑程度對二者間接計算的標準差也會有影響。為了獲得不同平滑程度對溫度和相對濕度標準差的影響，將2008年6月4日中國陽江國際探空系統比對試驗中3個Vaisala RS92型GPS探空儀(用Ⅰ′，Ⅱ′，Ⅲ′表示)提供的原始數據，按照原始測值、15點滑動平均、30點滑動平均進行不同程度的處理，原始數據的平滑程度越低，溫度和相對濕度廓線保留的細節就越多，來回波動越明顯；反之，平滑程度越高，3個Vaisala RS92探空儀得到的溫度和相對濕度廓線越一致。

圖4為3個Vaisala RS92型GPS探空儀在平滑程度一致的情況下計算得到的溫度和相對濕度在各高度層的標準差分布?？梢钥吹?，未經平滑處理時溫度和對流層相對濕度的標準差略微偏大；而在30點平滑處理時得出的標準差與15點平滑程度時得出的標準差差別較小。

圖4 不同的平滑程度下Vaisala RS92型GPS探空儀各高度層溫度、相對濕度標準差Fig.4 Standard deviation of temperature and relative humidity of Vaisala RS92 GPS radiosondes by using different degree data smoothing methods

若探空儀Ⅰ′和探空儀Ⅱ′采用原始測值，探空儀Ⅲ′采用15點平滑，間接計算探空儀Ⅲ′的標準差(圖5)。由圖5可以看到，Ⅲ′的標準差明顯偏大。當探空儀Ⅰ′和探空儀Ⅱ′原始數據采用30點平滑處理，探空儀Ⅲ′仍采用15點平滑，由間接計算得到的探空儀Ⅲ′的標準差也明顯偏大(圖略)。

為進一步比較平滑程度不一致對間接計算標準差的影響，圖6給出利用直接計算方法得到的探空儀Ⅰ′與探空儀Ⅱ′的標準差。其中探空儀Ⅱ′保持15點滑動平滑，探空儀Ⅰ′分別采用原始測值、15點平滑和30點平滑處理(圖6)。

可以看到，當2個探空儀原始數據平滑程度均適中時，即探空儀Ⅰ′與探空儀Ⅱ′均采用15點平滑，直接計算的標準差較小，當探空儀Ⅰ′采用不平滑處理或是30點平滑處理時, 探空儀Ⅱ′仍采用15點平滑，則直接計算的標準差明顯增大許多。因此，如果再利用該標準差作為參考間接計算平滑程度沒有變化的待測探空儀Ⅲ′的標準差，其結果也會有較大影響，只有平滑程度一致時，間接計算得出的標準差才最接近待測探空儀的實際標準差。同時由圖6可見，平流層溫度的標準差在平滑程度不同時變化很大，這就解釋了中國陽江國際探空系統比對結果中不同國家的探空儀的溫度在平流層處間接計算的隨機誤差出現明顯差異的原因[21]。

圖5 3個Vaisala RS92型探空儀經過15點和30點平滑后各高度層溫度、相對濕度標準差Fig.5 Comparison of standard deviation of temperature and relative humidity of Vaisala RS92 GPS radiosondes by using different data smoothing

圖6 不同平滑程度對直接計算探空儀Ⅰ′和探空儀Ⅱ′各高度層溫度、相對濕度標準差的影響Fig.6 Effects of different degree data smoothing methods on standard deviation of temperature and relative humidity of Ⅰ′ and Ⅱ′

6 結 論

本文通過對2007年6月和2008年6—7月國內GPS探空儀同步比對試驗數據以及2010年中國陽江國際探空系統比對試驗資料分析發現：

1) 秒級探空系統感應元件反應快，數據采樣率高，但為了減少上升過程中氣球擺動引起的探測要素波動，需要對原始探空測值進行平滑處理。如果對原始測值的平滑程度一致，可以利用間接計算方法獲得待測探空儀的隨機誤差。如果對原始測值的平滑程度差異較大，則間接計算的隨機誤差會明顯偏大。因此，現有的隨機誤差間接計算方法不能完全適用于秒級探空數據，特別是對于風、平流層溫度和對流層相對濕度3個要素的隨機誤差的評估。

2) 為了獲取某種型號探空儀的隨機誤差，建議將多個同型號探空儀掛在同一氣球下進行同步比對試驗，以避免作為參考的其他型號探空儀其自身的誤差參與計算，影響待測探空儀的隨機誤差的估計。同型號探空儀同球施放的探空儀越多，獲取的有效統計數據越多，隨機誤差的分析越準確。

3) 為了獲取兩種型號探空儀間的相對系統誤差以及各自的隨機誤差，比對施放的方案中建議將兩種型號探空儀(每種型號各2個或3個)掛在同一氣球下進行同步比對觀測，利用兩種型號探空儀間的測量值差異統計相對系統誤差，利用同種型號探空儀間的測量值差異分析該型號探空儀的隨機誤差。

4) 如果探空儀溫、壓、濕傳感器的輸出受測量電路影響小，也可以在同一探空儀上安放兩個以上相同的傳感器，同樣可以減少施放代價并獲取較多用于統計分析隨機誤差的比對數據。

致 謝：本文探空資料獲取得到了中國氣象局氣象探測中心的大力協助，特此致謝!

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Evaluation on the Random Error of Second Level Sounding Data

Yao Wen Ma Ying

(LaboratoryofLightningPhysicsandProtectionEngineering,StateKeyLaboratoryofSevereWeather,ChineseAcademyofMeteorologicalSciences,Beijing100081)

With the development of science and technology, the performance of sounding system，including the data acquisition rate, accuracy, reliability and automation are improved significantly. Comparison and statistical methods to estimate various errors are also needed to be improved. Relative system error and random error are concern variables of the sounding information users, errors evaluated by the reasonable method can reflect typical characteristics of error to same extent. So far, there have not a satisfactory standard radiosonde developed as a reference, relative system error and random error are obtained only through direct intercomparison simultaneously. The random error, it is not determined by dual-launching the same type of radiosondes because of the heavy workload. It is mainly used the indirect estimation method, that is the random error of the specify instrument used as a reference, and then the random error of unknown radiosonde is isolated from the variance between reference and unknown radiosondes. But whether the indirect calculation method of random error is suitable for the second level sounding data or not, the further discussion should be adopted. An overview of the random error is explained including the definition and determination method. And then two datasets are used to analyze the effect on the random error by different degree of data smoothing. One is the data of domestic GPS radiosondes comparison experiments in June 2007 and June-July 2008, the other dataset is the 8th WMO radiosonde comparison at Yangjiang China in 2010. The intercomparison analysis shows that the indirect calculation method of random error could not fully be applicable to the second level sounding data, especially for the estimation of random error of wind, temperature in stratospheric and relative humidity in tropospheric. The second level sounding data can detect the more detail caused by the swing of rising balloon, the raw data should be smoothed to reduce the impact of the above. If smoothing degrees of the original data compared are consistent, the indirect calculation method of random errors could be used suitably. The deviation is small, conversely, it might be problematical, which will produce large bias if it exists the difference in smoothing degree of the original data. In the scheme of direct intercomparision, in order to obtain the relative system error and random error of the different types of radiosonde systems, it is best to hang more than one of the same types of radiosonde in the same balloon to contrast synchronously, which can reduce the influence on evaluating the unknown radiosonde random error because of the own error of reference instrument. The more radiosondes of the same type are used, the more valid data could be obtained, the more accurate evaluation of random errors could be obtained.

random error; simultaneous intercomparison; degree of data smoothing

10.11898/1001-7313.20150509

國家自然科學基金項目(41105122)，國家重大科學儀器設備開發專項(2012YQ11020504)

姚雯,馬穎. 秒級探空數據隨機誤差評估. 應用氣象學報，2015，26(5)：600-609.

2015-03-04收到， 2015-05-19收到再改稿。

* email: yaowen@cams.cma.gov.cn