影響高空氣象探測數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素分析及控制措施

摘要：高空氣象觀測是氣象業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，是天氣預報、氣候分析、科學研究和國際交換氣象情報和資料的主要來源。高空氣象探測數(shù)據(jù)在天氣預報、氣候分析、氣象服務(wù)、科學研究等方面作用重大，對高空氣象探測數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制，為使用者提供相對準確的數(shù)據(jù)資料是新時代氣象科技發(fā)展的要求。本文分析了影響高空氣象探測數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素，并探討高空氣象探測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的方法。

關(guān)鍵詞：高空探測；數(shù)據(jù)質(zhì)量；質(zhì)量控制

引言：

氣象數(shù)據(jù)為天氣預報、氣候分析、氣象服務(wù)、科學研究等工作提供重要依據(jù)。在氣象觀測領(lǐng)域，高空氣象探測所獲得的第一手數(shù)據(jù)，揭示了各類天氣現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及其發(fā)生、發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，因此常規(guī)高空氣象探測數(shù)據(jù)非常重要。高空氣象探測數(shù)據(jù)是通過每天施放無線電探空儀獲取的，數(shù)據(jù)質(zhì)量受到無線電探空儀、地理環(huán)境、無線電干擾、設(shè)備性能和各類異常天氣的影響，探測結(jié)果與真實情況有一定的差異。隨著氣象科學事業(yè)的發(fā)展，科技工作者需要更高質(zhì)量的觀測數(shù)據(jù)。

1、影響高空氣象探測數(shù)據(jù)質(zhì)量的主要因素

1.1重放球

高空氣象探測極易出現(xiàn)重放球的現(xiàn)象，此現(xiàn)象可造成人力、財力的浪費，嚴重影響記錄的時效性和高空氣象探測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。其中非人為因素有雷達故障、天氣因素、輸入相關(guān)氣象要素時的錯誤、未及時發(fā)現(xiàn)雷達卡死現(xiàn)象、沒有做好施防氣球前的準備工作、在高空氣象探測中沒有及時調(diào)整頻率等，這些因素約占重放球的百分之六十。

1.2丟球

氣球施放后，如果氣球瞬間過頂，很容易出現(xiàn)丟球現(xiàn)象，造成雷達不能順利自動跟蹤，放球過程中出現(xiàn)的氣球過頂丟球可造成頂丟球重放或測風記錄不完整，盡管可補放小球，但有時會因為天氣等原因而無法進行補放，從而影響到整個記錄的準確性和完整性，可見，丟球也是影響高空氣象探測質(zhì)量的原因之一，因此，避免氣球過頂丟球在高空觀測中非常重要。丟球的原因有很多種，如雷達性能、環(huán)境因素、人為因素等都可能引起。探空組作業(yè)人員可以在放球前對頻率進行再次檢查并調(diào)整，使其時刻處于最佳工作狀態(tài)，放球后在接收訊號的過程中根據(jù)四條亮線的變化及時做出調(diào)整頻率，因此丟球主要受探測環(huán)境影響較大。受地理因素限制，臺站放球場地有限，不能因施放球瞬間的風向變化而隨意調(diào)整施放場地，所以就會出現(xiàn)第一分鐘丟球過頂而不能及時跟上造成丟球現(xiàn)象發(fā)生。

1.3環(huán)境因素

高空氣象探測的數(shù)據(jù)質(zhì)量同時也要受到雷達四周探測環(huán)境的影響。因此，在高空探測過程中要求天線場地的周圍開闊，即使周圍出現(xiàn)障礙物對雷達天線的擋角也要保證在5°以內(nèi)，特別是在探測站盛行風下風方向時要保證在120°以內(nèi)的障礙物對雷達的擋角在2°以內(nèi)。在雷達天線接近地面盛行風的下風方向時適宜作為放球場地，避免近地面出現(xiàn)氣球過頂現(xiàn)象；要確保探空系統(tǒng)天線和放球場之間在同一水平線上，而且兩者之間的距離不小于30m；當特殊天氣情況出現(xiàn)時，要保證雷達天線和放球點之間的仰角超過2°，只有這樣才能使建筑物不會對其造成影響；在放球場直徑100m范圍之內(nèi)最好不要有樹木、高大的建筑物等障礙物出現(xiàn)，在當?shù)厥⑿酗L下風方向時必須保證放球場地周圍空曠無阻。

2、質(zhì)量控制措施

2.1加強培訓，提高業(yè)務(wù)技術(shù)能力

不斷推出多種新穎的培訓方式和培訓方法，加強探空組人員的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)技術(shù)培訓，努力提高探測業(yè)務(wù)人員的技術(shù)水平 和綜合素質(zhì)。氣象局應(yīng)高度重視高空氣象探測人員的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)技術(shù)培訓，將多種技術(shù)培訓方式和培訓方法進行結(jié)合，使自動化氣象站中高空探測人員的技術(shù)水平不斷得到提升。氣象局還要定期開展自動氣象站技術(shù)系列培訓，同時也要制定出一系列的針對高空氣象探測以及地面觀測的相關(guān)規(guī)范，另一方面也可以借助與網(wǎng)絡(luò)媒體等技術(shù)積極開展業(yè)務(wù)技術(shù)專題講座，還要不定時地對工作人員的基礎(chǔ)知識和業(yè)務(wù)技術(shù)能力進行考核以及競賽等，進而使觀測人員的技術(shù)水平以及綜合素質(zhì)都能夠得到不同程度的提升。對于高空氣象探測人員來說，要對L波段高空氣象探測系統(tǒng)的業(yè)務(wù)手冊進行熟練掌握，在處理高空氣象探測中的問題時需要結(jié)合探空專業(yè)的相關(guān)規(guī)定進行，將人為因素對探測數(shù)據(jù)造成的影響降到最低。

2.2避免丟球

在沒有放球之前，需要對近地面的風向、風速進行認真觀察，掌握近地面層中風向、風速的大致規(guī)律并參照上一班次對這些氣象要素的記錄，之后分析氣球的運動路徑，便于放球人員對本班次初放氣球之后的運動路徑進行掌握。在夜晚或者是能見度較低的天氣條件下，放球之前要提前將探空儀放置到距離雷達天線50m，以外、距離表面1-4m的地方，將雷達天線對準探空儀，之后將天控手自動開關(guān)、頻率、增益、距離手自動開關(guān)都設(shè)置成自動狀態(tài)，始終確保4條亮線清晰飽滿，凹口清晰并在豎線中間。接著將天控自動開關(guān)設(shè)置成手動狀態(tài)，將雷達搖偏一個較小的角度，之后就將天控手自動開關(guān)設(shè)置成自動狀態(tài)，查看雷達的自動跟蹤情況。

2.3與歷史數(shù)據(jù)進行對比分析

高空氣象探測數(shù)據(jù)會受到地物、地形、人類活動、城市熱島效應(yīng)等的影響，隨著探空高度的升高，影響就越小，氣象要素的變化越穩(wěn)定。在短期內(nèi)僅隨天氣系統(tǒng)影響而變化，但從長期來看，受季節(jié)變化和氣候變化影響大，不同的季節(jié)各等壓面的高度和溫度都有不同程度的變化，可以將探測到的數(shù)據(jù)與歷史上相應(yīng)月份的數(shù)據(jù)進行比較分析，當超出歷史極值時進行標注。

2.4對特殊記錄的處理方法

對探空站特殊記錄分析發(fā)現(xiàn)，對記錄影響最多的問題是由于干擾造成的記錄不完整，以及探測終止。干擾出現(xiàn)，探空信號飛點增多，測風觀測示波器四條亮線變差，出現(xiàn)上下閃動，而且測風秒數(shù)據(jù)連線左右擺動。嚴重時計算出的風向風速數(shù)據(jù)異常，甚至無法使用，造成數(shù)據(jù)缺測或者測風觀測終止。干擾可能來自外來無線電信號、探空儀、雷達等，對于這種情況，飛點少時，較容易判斷；飛點較多時，仔細的判斷，探空人員應(yīng)通過上下正常記錄點之間連線，檢查中間飛點是否在連線之上，來進行取舍。測風記錄的影響往往在記錄的后期，可根據(jù)實際情況并結(jié)合前后時次的記錄，比較分析后進行取舍。探測過程出現(xiàn)雷達故障時，對探測接收到數(shù)據(jù)進行嚴格檢查，判斷數(shù)據(jù)是否正確。情況嚴重時，啟用L波段備份接收機來進行數(shù)據(jù)接收，使用光學經(jīng)緯儀進行測風數(shù)據(jù)的觀測。探空氣球遇到強下沉氣流時，會出現(xiàn)一定程度的下降，在記錄時要將下沉階段的記錄進行刪除處理。刪除時根據(jù)氣壓的變化情況，做好上下氣壓點之間的銜接。因下沉記錄刪除后將無法恢復，需要仔細進行判斷。探空觀測中因探空儀故障或電池等原因，探空儀的無線電信號突然消失。在這種情況下記錄終止。

結(jié)語：

無論是重放球、丟球、電磁干擾還是環(huán)境因素都有可能造成記錄缺失或不準確，影響高空探測數(shù)據(jù)質(zhì)量。因此，保護探測環(huán)境，增強雷達機務(wù)保障能力，訓練和掌握抓球基本功，增強責任心，是提高高空探測數(shù)據(jù)質(zhì)量的保證。

參考文獻

[1]張聰娥.影響高空探測數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素分析[J].山西氣象，2014（3）：26-29

[2]趙建軍.高空氣象探測數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響因素及控制對策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2017（3）：199

[3]王博.關(guān)于惡劣環(huán)境對高空氣象探測質(zhì)量的影響分析[J].農(nóng)業(yè)氣象，2015（1）：118

[4]劉振偉.高空氣象探測數(shù)據(jù)質(zhì)量的提高措施[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2015（23）：240

作者簡介：江華（1987-），男，四川成都人，本科學歷，助理工程師，研究方向：綜合氣象觀測。

（作者單位：宜賓氣象站）