提高高空探測(cè)質(zhì)量的方法探討

王緒文 王亞寧

摘要：高空探測(cè)質(zhì)量的控制，是提高探測(cè)精度，提高探測(cè)質(zhì)量的一個(gè)重要方面。本文通過(guò)定期對(duì)雷達(dá)的維護(hù)標(biāo)定，優(yōu)化接收系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的探測(cè)環(huán)境，從而確保雷達(dá)的探測(cè)精度；保證探空儀在出廠前的精確度，在施放前的老化和正確的基值測(cè)定，以及對(duì)基測(cè)箱精度的控制，確保探空儀測(cè)量的準(zhǔn)確性；正確的處理常規(guī)的探測(cè)記錄和特殊記錄；臺(tái)站對(duì)探測(cè)資料的嚴(yán)格預(yù)審等諸多方的質(zhì)量控制方法，闡明了高空探測(cè)質(zhì)量控制的重要性和必要性。更好地為天氣預(yù)報(bào)，氣候資料提供準(zhǔn)確、及時(shí)的高空探測(cè)資料。

關(guān)鍵詞：探測(cè)精度；質(zhì)量控制；方法；

引言：

恩施L波段雷達(dá)自2006年運(yùn)行以來(lái)，以其自動(dòng)化程度高，測(cè)量精度高，采樣速度快使用方便，探測(cè)精度大大提高，錯(cuò)情率明顯減少，提高了探測(cè)質(zhì)量，減少了值班人員的工作強(qiáng)度。高空探測(cè)質(zhì)量的控制，是提高探測(cè)精度，提高探測(cè)質(zhì)量的一個(gè)重要方面。探測(cè)質(zhì)量的控制，就在于探測(cè)設(shè)備的不斷更新，探空儀生產(chǎn)廠家在出廠時(shí)的質(zhì)量控制，還有高空臺(tái)站對(duì)雷達(dá)的維護(hù)標(biāo)定，施放前對(duì)探空儀的老化和基值測(cè)定，記錄整理過(guò)程中的正確地操作，探測(cè)記錄的臺(tái)站預(yù)審等諸多方面的。正確使用L波段雷達(dá)，獲取精確的高空探測(cè)資料，對(duì)正確預(yù)報(bào)災(zāi)害性天氣起著重要的作用。

1 確保雷達(dá)的探測(cè)精度，是高空探測(cè)質(zhì)量控制的根本措施

1.1定期對(duì)雷達(dá)的維護(hù)、標(biāo)定

每月對(duì)L波段雷達(dá)進(jìn)行檢查標(biāo)定，嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)定的檢查項(xiàng)目進(jìn)行，對(duì)不合格的項(xiàng)目要及時(shí)進(jìn)行標(biāo)定處理。恩施站自2006年以來(lái)，每年對(duì)雷達(dá)都是進(jìn)行了日維護(hù)，月維護(hù)和年度維護(hù)。月維護(hù)最為重要，主要進(jìn)行天線水平的檢查、仰角零度標(biāo)定和方位角標(biāo)定、光電軸一致性檢查、距離零點(diǎn)的標(biāo)定。定期進(jìn)行雷達(dá)與經(jīng)緯度儀的對(duì)比觀測(cè)，三軸一致性檢查可半年進(jìn)行一次。月、年度的維護(hù)情況和發(fā)生故障及處理情況要及時(shí)填寫維護(hù)登記表。

1.2優(yōu)化雷達(dá)接收處理系統(tǒng)，提高探測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性

L波段雷達(dá)有足夠的系統(tǒng)帶寬，有良好的接收靈敏度和頻率特性，保證了探測(cè)資料壓、溫、濕數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確接收和處理，使接收過(guò)程中的飛點(diǎn)、誤點(diǎn)的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)盡量減少。但雷達(dá)接收受天氣季節(jié)和干擾有所影響，在使用過(guò)程中，要隨時(shí)注意頻率的變化，保證雷達(dá)處于最佳的工作狀態(tài)。

2保證探空儀測(cè)量的準(zhǔn)確性，是提高探測(cè)質(zhì)量的關(guān)鍵

2.1 確保探空儀出廠的精確度

數(shù)字探空儀確保出廠有較高的測(cè)量準(zhǔn)確度，主要從穩(wěn)定性、溫度特性、允許的偏差抗干擾能力等方面精選電子元器件，保證了高空探測(cè)資料的準(zhǔn)確性和精確性。但不同的生產(chǎn)廠家由于感應(yīng)元器件有所差異，質(zhì)量探制有一定的難度，存在一定的誤差。出廠的探空儀應(yīng)由氣象部門的專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)合格后使用，以提高探空儀測(cè)量的準(zhǔn)確度和精確度。有的站在使用過(guò)程中就出現(xiàn)過(guò)高度偏差較大的現(xiàn)象。

2.2確?；鶞y(cè)箱測(cè)量的準(zhǔn)確性和精確度

基測(cè)箱作為在施放前對(duì)探空儀進(jìn)行基值測(cè)定的設(shè)備，其性能和穩(wěn)定性決定了基測(cè)時(shí)的精確度?；鶞y(cè)箱的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的精確度，定期對(duì)基測(cè)箱進(jìn)行檢定，維護(hù)，避免測(cè)量的溫度濕度失真，影響高空探測(cè)質(zhì)量，確?；鶞y(cè)合格的準(zhǔn)確性。并要有備份的基測(cè)箱，保證出現(xiàn)故障時(shí)的及時(shí)更換。

3記錄整理過(guò)程中的質(zhì)量控制，是保證探測(cè)質(zhì)量的核心

3.1 施放前探空儀的老化和基值測(cè)定

探空儀在施放前對(duì)探空儀感應(yīng)元件的老化和基值測(cè)定非常重要，數(shù)據(jù)的正確與否關(guān)系到整份記錄的質(zhì)量控制，這就要求一方面確?；鶞y(cè)箱的測(cè)量的準(zhǔn)確性，另一方面要保證讀數(shù)的正確性。由于目前均采用人工進(jìn)行基測(cè)，讀數(shù)的時(shí)間和數(shù)據(jù)誤差較大，多個(gè)濕度片不合格時(shí)，存在人為造成合格的現(xiàn)象，應(yīng)向自動(dòng)化方面轉(zhuǎn)變，減少人為的誤差。

3.2 施放前瞬間記錄的讀數(shù)處理

施放前后五分鐘瞬間記錄的讀數(shù)，以前采用人工觀測(cè)，存在一定的人為誤差。如氣壓、干球濕球的讀數(shù)，時(shí)間前后的不一致，也會(huì)有一定的誤差。讀數(shù)的誤差將給整份記錄質(zhì)量控制造成影響。2011年3月20日19時(shí)記錄因瞬間氣壓讀錯(cuò)10Hpa，影響高度幾十米，后校對(duì)發(fā)現(xiàn)更正。目前基值測(cè)定和施放瞬間地面氣象要素已使用自動(dòng)站數(shù)據(jù)記錄，減少人為因素的誤差。

4探測(cè)記錄的嚴(yán)格預(yù)審也是質(zhì)量控制的一個(gè)重要方面

4.1 對(duì)值班記錄的預(yù)審

對(duì)高空氣象探測(cè)記錄表（高表—13、高表—14、高表—16）進(jìn)行審核，包括對(duì)基測(cè)、瞬間記錄的檢查校對(duì)，特殊記錄的處理，都應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行檢查。審查高空氣象探測(cè)記錄表（高表—14）所獲取的規(guī)定等壓面、特性層、零度層、對(duì)流層頂、最大風(fēng)層等數(shù)據(jù)資料是否正確，是否有異常情況。如有，查高空氣象探測(cè)系統(tǒng)原始記錄并結(jié)合當(dāng)時(shí)天氣系統(tǒng)加以判斷。探空曲線是否異常、是否有明顯錯(cuò)誤的飛點(diǎn)未處理，以及探空接收是否正常等。

4.2對(duì)月數(shù)據(jù)G文件進(jìn)行審核

（1）檢查月數(shù)據(jù)G文件的經(jīng)度、緯度、拔海高度是否正確。

（2）月數(shù)據(jù)G文件各層數(shù)值與紙質(zhì)打印記錄核對(duì)是否一致。

（3）檢查每月G文件中日期、時(shí)次的記錄有無(wú)缺、漏現(xiàn)象，如有應(yīng)重新進(jìn)行G文件處理。

4.3 用L波段雷達(dá)處理系統(tǒng)對(duì)資料進(jìn)行審核

打開(kāi)處理軟件后，點(diǎn)擊圖形顯示。查看探空曲線、氣球高度飛行軌跡、氣球升速曲線、雷達(dá)和氣壓高度誤差曲線、處理前后探空曲線對(duì)比圖、處理前后球坐標(biāo)（整分）曲線對(duì)比圖、球坐標(biāo)（秒數(shù)據(jù)）曲線。

5 L波段探測(cè)系統(tǒng)有待進(jìn)一步完善

5.1抗干擾能力差

L波段雷達(dá)抗干擾能力較差，磁場(chǎng)的影響和天氣的變化有時(shí)前幾分鐘的斜距跟不上，只好用探空高度來(lái)代替。有雷電時(shí)，接收的壓溫濕飛點(diǎn)相當(dāng)多，有時(shí)無(wú)法處理，只能重放球。通訊基站電磁波的干擾，也是目前探空信號(hào)差的一個(gè)重要方面，不過(guò)廠家生產(chǎn)的濾波器加上后，可解決干擾問(wèn)題。

5.2氣球升速問(wèn)題

規(guī)范規(guī)定從某一層開(kāi)始到記錄終止，如果升速均小于150米/分或均大于600米/分時(shí)，則以后的記錄不再整理，而L波段探測(cè)系統(tǒng)對(duì)氣球升速不做要求。后面的規(guī)范也沒(méi)明確，人為不好處理，有時(shí)也影響施放高度。

5.3溫度曲線的異常處理

59-701高空探測(cè)系統(tǒng)對(duì)溫度超絕熱要做可疑記錄處理，而L波段探測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)溫度超絕熱機(jī)率多，特別在雨天，溫度變化大，超絕熱有時(shí)很嚴(yán)重，但系統(tǒng)沒(méi)要求做可疑記錄處理。對(duì)記錄的審核質(zhì)量控制難度加大，不好把握。

5.4探空儀質(zhì)量問(wèn)題

探空儀生產(chǎn)廠家有幾家，但感應(yīng)元件有一定的差異，相應(yīng)的探測(cè)質(zhì)量就有一定的差異，特別是高度誤差較大，濕度感應(yīng)元件有時(shí)誤差較大表現(xiàn)在500hpa以上的高空出現(xiàn)陡峭的變化，濕度從70℅以上可以突然變?yōu)?℅（2℅還是程序控制的的最小數(shù)），這不符合流體力學(xué)原理，也不合大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律，濕度片還有待改進(jìn)。2019年探空儀的改進(jìn)，相對(duì)濕度將更加準(zhǔn)確，更具有代表性。

結(jié)語(yǔ)：

綜合近幾年來(lái)恩施L波段雷達(dá)的使用和維護(hù)，得出如下結(jié)論：雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)的精確度，探空儀測(cè)量的準(zhǔn)確度，基測(cè)設(shè)備的精確度，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的嚴(yán)謹(jǐn)性是質(zhì)量控制的各個(gè)方面，是提高探測(cè)質(zhì)量的主要要素。質(zhì)量控制好壞還要決定探空值班人員的素質(zhì)，雷達(dá)機(jī)務(wù)的保障，還有探測(cè)設(shè)備和探測(cè)儀器的不斷更新。

參考文獻(xiàn)：

[1]李偉、李柏等《常規(guī)高空氣象探測(cè)業(yè)務(wù)手冊(cè)》氣象出版社

[2]中國(guó)氣象局監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)司：《L波段高空氣象探測(cè)系統(tǒng)維護(hù)維修手冊(cè)》；2004年10月

[3]中國(guó)氣象局監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)司：《59-701高空氣象探測(cè)系統(tǒng)手冊(cè)》；1999年4月