L波段高空氣象探測雷達丟球原因分析

斯蘭芬

摘? 要：本文對和田地區(qū)氣象局使用L波段高空氣象探測雷達實際工作中出現(xiàn)的丟球現(xiàn)象進行了分析，并對丟球原因進行了討論，提出L波段高空氣象探測雷達丟球解決辦法，以促進高空氣象探測工作發(fā)展。

關鍵詞：L波段高空氣象探測;雷達;丟球;原因

中圖分類號：P412.25? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.11974/nyyjs.20181233211

L波段高空探測系統(tǒng)是我國自主知識產(chǎn)權的新一代探空系統(tǒng)，系統(tǒng)包括二次測風雷達和電子探空儀，能夠?qū)Φ孛嬉陨?0000m大氣層中風向風速、氣溫氣壓及濕度等氣象要素進行精準探測，具有自動監(jiān)測探測數(shù)據(jù)、采集集成特點，能降低錯誤數(shù)據(jù)，進一步提升高空氣象探測質(zhì)量，為獲取更為精確的天氣預報預警提供強有力技術支撐。但L波段高空氣象探測系統(tǒng)雷達脈沖寬度較窄，再加上外界因素影響，在高空探測過程中易出現(xiàn)雷達丟球現(xiàn)象。本文針對和田地區(qū)氣象局L波段高空氣象探測雷達丟球現(xiàn)象分析，并對丟球原因進行討論，提出應對辦法，以全面準確獲取高空氣象要素，提高氣象觀測業(yè)務質(zhì)量，促進高空氣象探測工作發(fā)展。

1? ? ?L波段高空氣象探測雷達丟球原因

1.1? ? ?信號干擾

高空探測中，主信號以外的信號均可視為干擾信號。探測雷達在接收主信號過程中，有強干擾信號進來，會影響主信號數(shù)據(jù)接收，記錄的數(shù)據(jù)就會發(fā)生錯誤。出現(xiàn)嚴重的情況時，就必須重放球以獲取完整數(shù)據(jù)。這種情況多出現(xiàn)在雷雨天，因為雷電攜帶較強電磁，在高空中干擾探空儀，使地面發(fā)出跟蹤信號無法追蹤到高空探空信號，出現(xiàn)丟球。

1.2? ? ?頻率漂移

探測雷達在頻率為1669～1681MHz范圍內(nèi)工作，但不可隨意的調(diào)節(jié)頻率幅度，探空儀從地面向上升至氣球爆炸位置的過程中，高空大氣層溫度變化>120℃，可導致回答器頻率發(fā)生漂移，一旦頻率漂移幅度超過了有效范圍，頻率將不能實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，探空儀載波頻率、雷達工作頻率也都會呈現(xiàn)出漂移狀態(tài)，這個時候極易丟球。

1.3? ? ?旁瓣抓球

實施旁瓣抓球時，雷達探測自動就縮短距離，因此探測雷達系統(tǒng)也就會出現(xiàn)探測能力的大幅度下降，測角發(fā)生<8°的誤差。而L波段高空氣象探測雷達天線波瓣寬度實際為≤6°，當遇到夜晚、強降雨、浮沉、揚沙等影響能見度條件差的天氣時，會因錯誤指揮操作發(fā)生旁瓣抓球現(xiàn)象。如果雷達天線仰角處于其上限活動范圍內(nèi)，臺站低空出現(xiàn)靜風，按照GTSI型探空儀特點，此時所得的信號最弱，因此也會引發(fā)旁瓣抓球。

1.4? ? ?過頂丟球

過頂丟球多出現(xiàn)在氣球距離地面很近或升空時間還很短情況下，當探測雷達跟蹤氣球時，氣球正處于探測雷達天線的上面，距離較近，探測雷達仰角活動范圍是有一定限制的，而方位角轉(zhuǎn)速還不能反應過來，不能獲知跟蹤路徑，難以完成從機械性角度跟蹤氣象的任務，易丟球。這是由于放球時距離雷達天線太近或施放角度正好處于雷達天線死角造成丟球。

2? ? ?應對不同類型丟球的措施

2.1? ? ?信號干擾造成丟球應對

當出現(xiàn)強信號對探測雷達接收主信號時干擾時，要主動把設置由“天控”改為手動。調(diào)整頻率到1675MHz左右，避免會出現(xiàn)頻率自動跟蹤干擾信號現(xiàn)象，將天線調(diào)回到丟球發(fā)生前的仰角及方位，之后再設置成“自動”狀態(tài)下，綜合采用扇掃、高度差、測角信號的變化規(guī)律，以確定能否找回目標氣球。還要繼續(xù)手動跟蹤觀測，這樣丟球被找回來的可能性較大。

2.2? ? ?頻率漂移丟球

出現(xiàn)頻率漂移而造成丟球時，要把“天控”和“頻率”均設置為手動操作狀態(tài)。并且，調(diào)整雷達工作頻率到1673～1673MHz內(nèi)，雷達天線轉(zhuǎn)動到丟球前仰角和方位，然后把“天控”狀態(tài)改為自動。如仍沒有出現(xiàn)氣球跟蹤定位，就重復上述操作，把雷達天線角度適當調(diào)動，然后改“天控”狀態(tài)為自動操作。一般來說，經(jīng)過這些操作，都能使探測雷達再次跟蹤到探空儀。

2.3? ? ?旁瓣抓球

出現(xiàn)旁瓣抓球時，應及時點擊對接收控制界面中“雷達扇掃天線控制”，會繼續(xù)搜索目標。如果扇掃時，雷達天線仰角和方位角改變，需要再次進行扇掃功能，此時，仰角和方位角同出現(xiàn)旁瓣抓球前沒什么改變的話，為正定向抓球。通過以上操作，基本上再次抓球。如果仍不行，改為手動繼續(xù)進行。

2.4? ? ?過頂丟球

高空探測中過頂丟球時，將雷達天線調(diào)整為丟球前仰角和方位，然后用手動方式掃描，示波器上增益值較小，把天控轉(zhuǎn)換為手動狀態(tài)，開啟雷達扇掃功能抓球。當氣球跟蹤失敗后，可以目測獲取氣球跟雷達之間的直線距離，采取反三角函數(shù)公式計算仰角值，進行調(diào)試。當出現(xiàn)抓球失敗現(xiàn)象，可以改仰角為10°然后再次掃描，當看到示波器上的4條亮線均勻、平整、完整顯示時方可為止。抓到球后觀察該4條亮線是否出現(xiàn)了穩(wěn)定、跳躍式齊整顯示，如果上述問題均操作正確，就說明抓球成功。

參考文獻

[1]張陽，高玉巖，劉俊昌.高空探測L波段雷達丟球原因及應對方法[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2014（20）：235，239.