氣象探測中的無線電技術(shù)應(yīng)用

劉海龍 李宗昊 李東宇 于文博 關(guān)雨姍

摘 要：文章重點就氣象探測中的無線電技術(shù)L波段高空氣象探測技術(shù)進行了分析和探討，文章指出要確保氣象探測中L波段高空氣象數(shù)據(jù)的準確性和精確性，必須要針對高空氣象探測常見的問題進行全面分析，并找出相應(yīng)的解決措施加以解決，充分發(fā)揮L波段高空氣象探測系統(tǒng)可以對探測數(shù)據(jù)進行采集、監(jiān)測和集成的巨大作用，保證高空氣象探測數(shù)據(jù)的準確性。

關(guān)鍵詞：L波段；高空氣象探測；常見問題

利用天氣雷達發(fā)射無線電波的回波和氣象衛(wèi)星拍攝到的衛(wèi)星云圖，我們可以對天氣變化的趨勢進行預(yù)報。無線電技術(shù)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用，使我國成為氣象預(yù)報準確率較高的國家?，F(xiàn)在，我國已經(jīng)初步建成以氣象衛(wèi)星為天基、無線電探空儀為空基和天氣雷達站等為地基的三維一體式綜合氣象監(jiān)測業(yè)務(wù)體系。目前，我國擁有300多部天氣雷達和7顆氣象衛(wèi)星，天氣雷達和氣象衛(wèi)星數(shù)量位居世界前列。氣象部門在此基礎(chǔ)上可以監(jiān)測全球天氣變化、氣候變化和環(huán)境變化、水資源變化以及災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展等情況。這樣，我們就能夠像諸葛亮一樣，預(yù)測風向變化，預(yù)知天氣冷暖了。

1、L波段高空氣象探測問題

L波段高空氣象在探測進行雷達開機時，當開機電壓處于不穩(wěn)定狀態(tài)或者電壓速度的過快時，會導(dǎo)致雷達天線突然抖動，當沒有對雷達天線進行及時處理時，會造成天線線纜無法進行良好接觸。當出現(xiàn)故障時，也無法快速、及時和準確的排除，對探測數(shù)據(jù)的準確性造成影響。準備施放氣球時，雷達天控處于自動跟蹤狀態(tài)，此時也極易出現(xiàn)天線抖動問題，特別是處在低仰角狀態(tài)下出現(xiàn)天線抖動會對底層大氣數(shù)據(jù)采集質(zhì)量造成很大影響，嚴重時將無法跟蹤上探空儀。因此，在開啟雷達主電源后、驅(qū)動箱電源前，將放球軟件界面的天控開關(guān)轉(zhuǎn)至自動狀態(tài)，然后再重新調(diào)整為手動狀態(tài)。放球過程中，接收機增益數(shù)值隨著氣球高度的變化而出現(xiàn)不斷變化，因此，必須隨時做好增益的觀察調(diào)節(jié)，使接收信號保持良好狀態(tài)。操作員進行增益調(diào)節(jié)時，要將天線對準目標物，示波器顯示出角度方式，手動增益開關(guān)旁邊的兩個小按鈕來調(diào)節(jié)該接收機增益，當增益指示表頭對應(yīng)的數(shù)值最小且示波器4條亮線達到飽和時，即表示增益已調(diào)整到適時最適值（30～50dB）。與此同時，還必須實現(xiàn)頻率與增益的同步調(diào)整方可保證信號達到最佳狀態(tài)，所以確定好增益數(shù)值后，還應(yīng)進行頻率調(diào)整，將其開關(guān)設(shè)置為自動狀態(tài)，使記錄頻率指示表頭顯示的頻率數(shù)值在1657.0MHz附近，或是打開小發(fā)射機，改示波器為距離方式，凹口深度在1/3～2/3處。

2、L波段高空氣象探測措施

在解決雷達開機天線抖動問題時，首先將主機電源打開然后開機。隨后再打開示波器等設(shè)備，最后開啟驅(qū)動箱電源。在開啟主電源和驅(qū)動電源時，兩者之間有著足夠的時間，能夠充分預(yù)熱，另外在最大開啟驅(qū)動電源時，能夠防止在打開其他設(shè)備時出現(xiàn)電壓不穩(wěn)，從而保證氣象探測設(shè)備可以正常穩(wěn)定運行。在解決氣球準備施放問題時，要將驅(qū)動箱電源緩慢開啟，首先要將放球軟件界面天控開關(guān)轉(zhuǎn)到自動狀態(tài)，然后要將自動狀態(tài)轉(zhuǎn)為手動狀態(tài)，再打開驅(qū)動箱電源。在解決放球自動跟蹤問題時，操作人員要進行手動跟蹤，在放球之前，保證天控處于手動狀態(tài)。然后對天線方位和仰角進行手動控制，并要對氣球漂移情況進行密切的觀察，并通過攝像機跟蹤氣球，保持氣球一直處于屏幕中央。比如將氣球放出，抬升氣球仰角時，當氣球穩(wěn)定后就可以將天控開關(guān)轉(zhuǎn)換為自動狀態(tài)。為了防止出現(xiàn)旁瓣抓球的現(xiàn)象，當攝像頭無法觀測到球影時，是可以利用扇掃功能解決無法觀測問題，保障對亮線平齊。另外要適當調(diào)整距離按鈕，使凹口處于豎線的中間位置。將調(diào)頻調(diào)整到最佳狀態(tài)，能夠與接收機進行有效增益。

在調(diào)整頻率時可以在增益調(diào)節(jié)完成后，將頻率開關(guān)調(diào)整到自動狀態(tài)，通常頻率指示表顯示的頻率數(shù)值是在1675MHz。同時也可以打開小型發(fā)射機，并將示波器的顯示方式調(diào)整為距離方式，密切觀察凹口，通常凹口深度要保持在三分之一到三分之二之間。在調(diào)節(jié)增益時，要將天線調(diào)整并對著目標物，并且示波器為角度模式，增益為手動狀態(tài)。操作人員就可以通過增益開關(guān)旁邊的按鈕手動調(diào)節(jié)的接收機增益。在上下調(diào)節(jié)增益時，要對數(shù)據(jù)變化情況和示波器亮線狀態(tài)進行密切觀察。當數(shù)據(jù)最小而且示波器有著4條亮線飽和時，這時增益是最合適的。因此，必須要隨時觀測增益并進行合理調(diào)節(jié)。在人工追蹤尋找氣球時，要按照氣壓計算高度，最后計算出仰角值。比如在雷達丟球，無法將探空儀的空間位置情況進行接收，但是可以將探空信號進行正常接收。在沒有氣壓飛點的情況下，氣球高度是650米，從斜距角度直視凹口的距離是在750米，這時高度和斜距的距離是650/750，即0.867，而仰角值就是60°。再利用固定仰角進行有效方位移動，從而快速找到氣球。在判斷旁瓣跟蹤時，首先增益值保持在150-160dB，高度和氣高有著較大差值。當高度值沒有超過氣高值時，就會升高10°。反之則減小。當在夜間無法顯示氣高時，就要對現(xiàn)場進行詳細確定，通常每分鐘高度增加值需保持在350-400米之間。當有著旁瓣跟蹤時，就會升高10°仰角，然后進行天線扇掃。

3、結(jié)束語

綜上所述，如果探測過程中500hPa以下出現(xiàn)了氣球下沉現(xiàn)象，要迅速根據(jù)各方面情況判斷氣球是否還有上升的可能，做好在規(guī)定時間內(nèi)重放球的準備，避免探測數(shù)據(jù)缺測等事故發(fā)生；臺站出現(xiàn)大風（或臺風）、沙塵暴、大霧等天氣影響氣球施放時，必須增加放球輔助人員，保證能順利放球和對釋放后氣球的正常跟蹤，若出現(xiàn)丟球，致使低空測風記錄缺測，則應(yīng)設(shè)法進行補測；當積雨云過境或出現(xiàn)雷暴等均可能影響到探空儀的正常工作，應(yīng)盡量避開這類天氣條件出現(xiàn)時進行施放，氣球施放后如果未達到500hPa卻出現(xiàn)探空儀被雷擊或傳感器變性等故障，應(yīng)立即進行重放球。

參考文獻：

[1]郭惠玲.L波段高空氣象探測資料常見問題[J].科技研究，2013

[2]吳紅宇.高空氣象探測數(shù)據(jù)資料常見問題[J].貴州氣象，2013