制約高空氣象探測(cè)高度的因素及對(duì)策研究

李艷 錫林浩特國(guó)家氣候觀象臺(tái)

高空氣象探測(cè)是氣象觀測(cè)的重要組成部分，為天氣預(yù)報(bào)、氣候分析、科學(xué)研究等提供重要依據(jù)。高空氣象探測(cè)中探測(cè)高度對(duì)于探測(cè)高空氣象資料的系統(tǒng)性和完整性至關(guān)重要。近幾年來(lái)，錫林浩特國(guó)家氣候觀象臺(tái)探測(cè)高度比全區(qū)平均探測(cè)高度低：2018年至2020年錫林浩特國(guó)家氣候觀象臺(tái)探空和測(cè)風(fēng)平均高度分別為：28995米和27922米、29229米 和28067米 及27971米 和26883米。特別是2020年，由于各種因素影響探空平均高度在20000米以下16次，占全年施放次數(shù)的2.2%，在26000米以下93次，占12.7%，這種狀況對(duì)高空氣象資料系統(tǒng)性和完整性必然造成不良影響。以下對(duì)錫林浩特國(guó)家氣候觀象臺(tái)探測(cè)高度的構(gòu)成以及影響因素進(jìn)行分析，并提出如何避免較低高度的出現(xiàn)，提高探測(cè)高度的一些方法和措施。

一、探測(cè)高度資料統(tǒng)計(jì)和方法

錫林浩特國(guó)家氣候觀象臺(tái)2020年全年施放探空氣球730次，探空平均高度27971米。測(cè)風(fēng)平均高度26883米。根據(jù)影響探空高度出現(xiàn)的各種情況。而分別根據(jù)陰晴天氣、降水天氣、氣球質(zhì)量、控空儀質(zhì)量、雷達(dá)故障等因素分別統(tǒng)計(jì)出的數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)方法：晴（陰）天氣的探測(cè)平均高度指在晴（陰）天氣時(shí)施放氣球探空球炸高度在26千米或以上的高度的平均值：降水天氣的探測(cè)平均高度指在降水天氣施放氣球至球炸的高度平均值；氣球質(zhì)量影響的高度指在晴（陰）天氣施放氣球探空球炸高度小于26千米的高度平均值：探空儀質(zhì)量影響的高度指探測(cè)終止原因?yàn)椋簝x器故障、信號(hào)突失等的探測(cè)高度平均值；雷達(dá)故障探測(cè)高度是因雷達(dá)出現(xiàn)故障而終止探測(cè)所得高度。

二、制約高空氣象探測(cè)高度的因素及應(yīng)對(duì)措施

（一）晴（陰）天氣

根據(jù)數(shù)據(jù)，在晴（陰）天氣施放氣球，探空平均高度達(dá)到29126米、測(cè)風(fēng)平均高度27964米，占全年施放次數(shù)84.4%。據(jù)此，探測(cè)的高度最理想，探測(cè)的高空氣象資料是系統(tǒng)的和完整的，晴（陰）天氣對(duì)探測(cè)高度沒(méi)有負(fù)面影響。

（二）降水天氣

降水天氣施放氣球所探測(cè)的探空平均高度24851米、測(cè)風(fēng)平均高度23826米，占全年施放次數(shù)4.8%，降水天氣探空平均高度和測(cè)風(fēng)平均高度比晴（陰）天氣的高度降低4275米和4138米。造成降水天氣高度低的原因一是氣球受到雨水沖刷，球皮表面有損傷、被雨淋濕的球皮延伸性變差。氣球容易炸；二是在降水天氣給氣球的充氣量大，是晴（陰）天的1.2–1.3倍，氣球膨脹過(guò)快，球炸也就快。由于高空探測(cè)在規(guī)定時(shí)間進(jìn)行，在施放球時(shí)遇到降水天氣是難以避免的，尤其是在每年汛期，在降水天氣特別是暴雨、雷暴、閃電等惡劣天氣放球，很容易發(fā)生重放球、探空信號(hào)變性、信號(hào)突失、探測(cè)高度較低等現(xiàn)象。為避免這些現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)采取以下措施：第一給氣球充適量的氫氣，確保氣球過(guò)500hpa，避免重放球，并且盡量提高探測(cè)高度，獲得更多資料；第二適當(dāng)推遲放球時(shí)間，選擇在暴雨、雷暴、閃電停止或減弱時(shí)將球放出，防止上述現(xiàn)象發(fā)生；第三充灌好的氣球應(yīng)放置在室內(nèi)，不要被雨淋，到了放球時(shí)間拿出來(lái)就立即施放。

（三）氣球質(zhì)量

在晴（陰）天氣施放氣球時(shí)，氣球質(zhì)量影響探空平均高度24265米、測(cè)風(fēng)平均高度為23230米，占全年施放次數(shù)9.7%，比晴（陰）天氣的高度降低4861米和4734米。這主要是由質(zhì)量問(wèn)題氣球引起的，根據(jù)“氣象氣球質(zhì)量問(wèn)題統(tǒng)記表”填表說(shuō)明，質(zhì)量問(wèn)題氣球是指：750克氣球施放探空球炸高度小于26千米的氣球。探空員在無(wú)法改變氣球質(zhì)量的情況下，對(duì)氣球的妥善保管、正確使用是提高探測(cè)高度的關(guān)鍵。氣球應(yīng)儲(chǔ)存在通風(fēng)良好，避免陽(yáng)光直謝，室內(nèi)溫度0-30攝氏度，相對(duì)濕度在70%以下的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，放置在離地面20厘米的架子上，每三個(gè)月將整箱氣球反轉(zhuǎn)一次放置。使用氣球時(shí)，應(yīng)抖干凈球內(nèi)滑石粉，避免鋒利物碰刮氣球。在給氣球充氣過(guò)程，應(yīng)檢查氣球是否有穿孔，檢查方法是：當(dāng)氣球充氣到完全脹滿(mǎn)時(shí)，暫停充氣。將耳朵貼近氣球圍繞氣球邊走邊仔細(xì)聽(tīng)，若氣球有穿孔就會(huì)漏氣并發(fā)出“吱吱”響聲，發(fā)現(xiàn)氣球有穿孔應(yīng)停止使用。此外，給氣球充氣量要適宜，防止過(guò)量充氣導(dǎo)致氣球快炸的現(xiàn)象發(fā)生。

（四）雷達(dá)故障

因雷達(dá)故障而影響探測(cè)高度有1次。探空高度6534米，測(cè)風(fēng)高度6423米。雖然這一高度對(duì)于全年平均高度影響甚微，但是，因高度特別低探測(cè)到的高空資料特別少，嚴(yán)重影響該時(shí)次資料的完整性，所以也不能忽視。為保障雷達(dá)正常運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)故障要及時(shí)排除。必須嚴(yán)格按雷達(dá)維護(hù)、保養(yǎng)的規(guī)定對(duì)雷達(dá)進(jìn)行日巡查、周、月、年維修保養(yǎng)，維護(hù)保養(yǎng)工作主要是指檢查室外裝置是否漏水、電纜是否受潮、老化，檢查各電纜連結(jié)是否可靠、插座是否松動(dòng)。檢查數(shù)據(jù)處理終端界面上測(cè)風(fēng)雷達(dá)各狀態(tài)參數(shù)顯示是否正常。檢查雷達(dá)的水平情況，用固定有源目標(biāo)物檢查仰角、方位是否正常等。

（五）探空儀質(zhì)量

因探空儀質(zhì)量影響的探測(cè)高度2020全年10次。探空平均高度17729米，測(cè)風(fēng)平均高度19930米，比晴（陰）天氣的高度低11397米和8034米。探空儀質(zhì)量對(duì)探測(cè)高度的影響，主要是探空儀在升空探測(cè)過(guò)程中發(fā)生儀器故障和信號(hào)突失等問(wèn)題。從而終止探測(cè)所引起的。為了避免探空儀出現(xiàn)儀器故障和信號(hào)突失。關(guān)鍵是做好探空儀和電池的準(zhǔn)備等工作。探空儀的使用必須做好以下幾方面工作：第一外觀檢查，查看儀器整體是否變形或損壞，固定熱敏電阻的金屬絲是否折斷；檢查濕敏電阻安裝插座是否完好無(wú)損。發(fā)射機(jī)與智能轉(zhuǎn)換器聯(lián)結(jié)是否有松動(dòng)。第二儀器裝配時(shí)應(yīng)注意確保探空儀與電池，A/B轉(zhuǎn)換器連接緊密牢固，發(fā)射機(jī)與機(jī)盒底部要接觸良好以防止施放過(guò)程因振動(dòng)使發(fā)射機(jī)與智能轉(zhuǎn)換器斷開(kāi)而造成信號(hào)突失。第三在雨天裝配儀器，要用透明膠布將探空儀外殼縫隙封住，避免雨水滲入盒內(nèi)引起發(fā)射機(jī)或智能器短路，還應(yīng)在溫度感應(yīng)器上涂一層汽油，防止沾水現(xiàn)象發(fā)生而引起溫度信號(hào)變性。探空儀使用的電池是鎂氯化亞銅注水式電池。使用時(shí)將電池放入3%Nacl溶液浸泡3～5分鐘即可。夏天水溫控制在35℃左右為宜，冬天控制在45℃左右為合適。電池浸泡后完全活化，輸出的負(fù)載電壓可隱定在18～23V，時(shí)間可達(dá)90分鐘以上，能滿(mǎn)足探空儀正常工作的需要。另外要注意，不要使用包裝不密封、漏氣的電池。

三、結(jié)語(yǔ)

影響探測(cè)高度的因素復(fù)雜多樣，因此，高空氣象探測(cè)人員在實(shí)際工作中要不斷摸索，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高對(duì)儀器設(shè)備、器材等性能的認(rèn)識(shí)水平和操作技能，盡可能規(guī)避影響探測(cè)高度的不利因素，減少較低探測(cè)高度的發(fā)生，提高探測(cè)高度，為天氣預(yù)報(bào)、氣候分析等提供更加系統(tǒng)的完整的高空氣象資料。