高空氣象探測(cè)技巧探討

沙拉木，李盼攀，李林紅，馬福云，何 萍，李宇中

（1.奇臺(tái)縣氣象局，新疆 昌吉 831800；2.廣西區(qū)人工影響天氣辦公室，南寧 530022）

北塔山國家基準(zhǔn)氣候站位于新疆東北部 （90·34°E，45·22°N），海拔高度 1653.7 米，與蒙古南部接鄰，系獨(dú)立剝蝕山地，附近有煤田，屬溫帶大陸性干旱氣候。山區(qū)年平均氣溫2.5℃，1月平均氣溫－12.5℃，7 月均氣溫 17.8℃。 年平均降水量 195.3 毫米。 3－4 月和 10－11 月多霧，4－9 月多大風(fēng)，6－8 月多暴雨，10月－4月多雪。全年有陣性強(qiáng)對(duì)流天氣，大風(fēng)、暴雨雪等多種天氣現(xiàn)象，必須熟悉各種天氣情況下的放球技巧、雷達(dá)維護(hù)及常見故障的處理、數(shù)據(jù)處理方法，以便高質(zhì)量地完成高空氣象探測(cè)工作。

2 大風(fēng)、雷暴、雨雪天氣放球技巧

2.1 大風(fēng)天氣放球技巧

在大風(fēng)天氣下進(jìn)行高空氣象探測(cè)時(shí)，使用大風(fēng)放線器，綁在氣球嘴最上端，讓大風(fēng)放球器輕輕垂下再扎緊，避免氣球升空后膨脹與大風(fēng)放球器摩擦而縮短施放高度；臨近放球時(shí)間時(shí)再將氣球從充氣房拿出，減少球部受風(fēng)影響造成不必要的拉升；根據(jù)風(fēng)向選擇合適的放球地點(diǎn)和路線；感覺風(fēng)速略有減少時(shí)馬上放球，順著氣球風(fēng)向慢跑，待氣球角度升高、手中拉力減小后施放。

系氣球充氣口的環(huán)形繩余線長(zhǎng)度不能超過放線器的頭部，以免纏上放球線；使用放線器前檢查放線板有無裂紋，施放時(shí)握住氣球充氣口、繞線板連同放球線，避免在風(fēng)中擺動(dòng)而放線導(dǎo)致放線器扭斷；夜間施放時(shí)應(yīng)加上燈籠，掛燈籠的繩長(zhǎng)約1米，一端掛燈籠，另一端固定在氣球與繞線板之間；手抓放線器時(shí)，應(yīng)伸開手臂使探空儀遠(yuǎn)離身體，身體不要遮擋儀器，以免影響接收信號(hào)。

北塔山氣象站的L波段雷達(dá)裝在二樓頂上，如果地面的瞬間風(fēng)速天線置為自動(dòng)后，易出現(xiàn)仰角下限位而無法自動(dòng)跟蹤氣球，此時(shí)應(yīng)先用手動(dòng)跟蹤，待氣球稍微升起后（一般仰角到0度以上）再把天線置為自動(dòng)。

2.2 雷暴天氣放球技巧

在強(qiáng)雷暴天氣下進(jìn)行高空氣象探測(cè)時(shí)，應(yīng)首先考慮放球人員和探空儀的安全，避免落雷擊壞應(yīng)答器或探空儀施放后進(jìn)入強(qiáng)雷暴區(qū)遭遇雷擊。應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)積雨云的走向和高空風(fēng)向密切關(guān)注雷暴的發(fā)展趨勢(shì)，即使施放時(shí)間已到，也應(yīng)待雷暴減弱后或移出觀測(cè)站當(dāng)空時(shí)再施放氣球。探空儀受雷電強(qiáng)電磁干擾時(shí)，如出現(xiàn)間斷性信號(hào)連續(xù)缺測(cè)超過4min，仍接收不到可用數(shù)據(jù)，且未達(dá)到500hPa等壓面時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)重新放球。

2.3 雨雪天氣放球技巧

在暴雨、大雪天氣下進(jìn)行高空氣象探測(cè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況適當(dāng)增加氣球的充氣量，增加凈舉力，使氣球有足夠的沖力沖出下沉氣流；避開雨（雪）勢(shì)最強(qiáng)時(shí)段，抓住雨（雪）勢(shì)減小時(shí)放球；發(fā)生氣球下沉情況時(shí)，應(yīng)如實(shí)記錄探空數(shù)據(jù)，繼續(xù)觀察，等待它上升，同時(shí)進(jìn)行重放球準(zhǔn)備，以便需要重放球時(shí)進(jìn)行施放。

雨（雪）的大小具有陣性的特點(diǎn)，一陣大雨（雪）過后雨（雪）勢(shì)開始減小，慢慢停下，之后又可能開始變大，出現(xiàn)第二次大雨（雪）。應(yīng)在一陣大雨（雪）過后雨（雪）勢(shì)開始減小時(shí)立即準(zhǔn)備施放，若等到雨（雪）很小或雨 （雪）停時(shí)再準(zhǔn)備，可能會(huì)遭遇二次大雨（雪）無法放球而再次等待。

3 雷達(dá)維護(hù)和常見故障及處理方法

3.1 雷達(dá)維護(hù)

定期對(duì)雷達(dá)除塵，并檢查元件接頭是否松落；保持天線機(jī)座內(nèi)各裝置箱干燥（可投放干燥劑，并定期更換）；做好雷達(dá)的防腐維護(hù)與機(jī)件潤(rùn)滑工作，定期對(duì)天線補(bǔ)漆。日常維護(hù)工作是保證雷達(dá)性能完好的最好途徑，在許多情況下，塵垢、腐蝕、生銹、受潮和霉變等是造成故障的主要原因，做好日常維護(hù)工作可以把故障排除在初級(jí)階段。

3.2 雷達(dá)常見故障及解決方法

故障一：仰角或方位角數(shù)值發(fā)生大幅跳變。處理方法：（1）清洗同步機(jī)電刷或環(huán)流刷架；（2）測(cè)試同步機(jī)是否正常，如不正常，則更換故障同步機(jī)；（3）11－8（11－7）板出現(xiàn)故障，粗精搭配不良，也可能導(dǎo)致雷達(dá)方位仰角顯示異常，更換 11－8（11－7）備份板。

故障二：雷達(dá)仰角不變。處理方法：（1）查看伺服系統(tǒng)供電是否正常；（2）查看雷達(dá)俯仰驅(qū)動(dòng)皮帶是否損壞；（3）檢查是否板子接觸不良，重新接一次板子；（4）重啟雷達(dá)。

故障三：雷達(dá)天線不停發(fā)生自轉(zhuǎn)，四亮線顯示方式與距離顯示方式來回切換。處理方法：（1）檢查天控板是否故障；（2）檢查主控箱電源電壓是否較低。

故障四：光電軸偏離大。處理方法：對(duì)光電軸進(jìn)行校正。

故障五：報(bào)警。處理方法：根據(jù)指示窗顯示的報(bào)警號(hào)，對(duì)照錯(cuò)碼表進(jìn)行故障排除。

3.3 實(shí)例分析

2017年8月17日，放球后，雷達(dá)在跟蹤氣球過程中突然發(fā)生仰角低頭，雷達(dá)無法進(jìn)行同步跟蹤，于是立即手動(dòng)進(jìn)行跟蹤。因人手不夠，待此次放球結(jié)束后對(duì)雷達(dá)進(jìn)行故障排除。

放球結(jié)束后，對(duì)雷達(dá)故障進(jìn)行檢查－7）板出現(xiàn)故障，粗精搭配不良，也可能導(dǎo)致雷達(dá)方位仰角顯示異常，更換 11－8（11－7）備份板。

4 數(shù)據(jù)處理方法

4.1 氣球下沉記錄

建議保留高空氣象觀測(cè)中氣球下沉的原始數(shù)據(jù)，以便日后查用。探空氣球在升空過程中遇到雷雨、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣或進(jìn)入Cb云等對(duì)流旺盛的云層時(shí)，往往遭遇強(qiáng)大的下沉氣流，氣球隨之被迫下降，然后再緩慢繼續(xù)上升恢復(fù)正常，下沉過程中對(duì)溫、壓、濕變性的記錄可能會(huì)對(duì)以后的某些研究有用，建議保留。因?yàn)闅庀笙鲁劣涗浂伪仨殑h除掉，才能生成符合規(guī)范要求的上傳報(bào)文記錄文件，那么在這種情況下，我們可以通過先打印輸出一份記錄留存，也可以通過屏幕截圖進(jìn)行電子圖片的留存。

4.2 異常記錄

根據(jù)施放時(shí)的天氣情況綜合分析，把可用的資料合理地保留。探空儀在對(duì)流層低層穿過云層時(shí)，溫度、濕度發(fā)生的異常跳變記錄應(yīng)保留。探空儀從水汽較大的云中進(jìn)入干燥層后，溫度傳感器上的水或冰蒸發(fā)或結(jié)冰，與大氣進(jìn)行熱交換，測(cè)量結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生誤差，雨水直接打在濕度片上也會(huì)影響水汽測(cè)量的準(zhǔn)確度。留存記錄的方法跟氣球下沉記錄一樣，通過打印或是屏幕截圖進(jìn)行存檔。

4.3 平滑曲線

在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之前，先平滑曲線，在放大10倍的狀態(tài)下及時(shí)刪除明顯的飛點(diǎn)。

4.4 終止層和終止時(shí)間確定

在確定了終止層和時(shí)間后，刪掉球炸后的記錄，保存數(shù)據(jù)，再關(guān)閉軟件。

5 結(jié)束語

高空氣象探測(cè)工作會(huì)遇到各種不同的情況，我們要在業(yè)務(wù)工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)，對(duì)發(fā)生的事故原因和處理方法及時(shí)總結(jié)，掌握各種情況的處理方法和技巧，才能保證觀測(cè)工作的順利進(jìn)行。以上是我們?cè)诠ぷ髦杏龅降那闆r及處理方法和技巧，供同行們參考。

［1］中國氣象局主編.常規(guī)高空氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)規(guī)范［M］.北京：氣象出版社，2010：27－28.

［2］張春陽，彭力.1981－2010年洪家氣象站風(fēng)向風(fēng)速變化特征分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2017，38（2）：72－76.

［3］楊玉靜，楊志華，農(nóng)國傲，等.桂平市20年大風(fēng)天氣氣候統(tǒng)計(jì)分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2017，38（1）：47－49.

［4］何如，譚敏玲，羅紅磊，等.南寧市橫縣地區(qū)風(fēng)能資源評(píng)估［J］.氣象研究與應(yīng)用，2015，36（3）：59－63.

［5］楊風(fēng)群，林苗青，翁永安.南澳島風(fēng)能資源的評(píng)估［J］.氣象研究與應(yīng)用，2011，32（3）：58－61.

［6］孫小龍，蘇志，何如等.富川地區(qū)風(fēng)能資源分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2012，33（3）：25－28.

［7］崔麗曼.河南省雷暴大風(fēng)氣候特征及近年變化趨勢(shì)分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2016，37（3）：33－37.

［8］李剛，錢保貴，劉清芳等.滇東南高空風(fēng)季節(jié)變化特征分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2012，33（2）：68－70.