探析高空氣象探測與天氣變化規(guī)律

郭磊 連志勇 孫建楠

摘要：隨著社會的不斷發(fā)展，我國氣象觀測業(yè)務(wù)逐漸由人工觀測向自動化觀測方向發(fā)展。高空氣象探測業(yè)務(wù)作為綜合氣象觀測工作的重要構(gòu)成部分，其觀測的大致內(nèi)容是自地面到30000米高度之間的不同高度層的濕度、溫度、風速、風向、氣壓等氣象數(shù)據(jù)，探測數(shù)據(jù)資料的準確性不僅取決于探測儀器，而且也受各類天氣狀況的較大影響?；诖耍疚闹饕鶕?jù)高空氣象探測實際，重點對高空氣象探測與天氣之間的關(guān)系進行研究，找出變化規(guī)律，以供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞 ：高空氣象探測 ;天氣變化;規(guī)律

引言

隨著全球氣候日趨變暖，各類氣象災(zāi)害發(fā)生概率愈來愈高。我國地域廣闊，地形地貌復(fù)雜多樣，各類氣象災(zāi)害出現(xiàn)頻率大，且危害性較強，是全球受氣象災(zāi)害影響最大的國家之一，每年都會因災(zāi)害性天氣對國家和群眾生命財產(chǎn)的安全構(gòu)成嚴重威脅。而在災(zāi)害性天氣預(yù)測以及預(yù)警方面，高空氣象探測業(yè)務(wù)所發(fā)揮的的優(yōu)勢十分顯著。高空氣象探測業(yè)務(wù)作為氣象探測業(yè)務(wù)的重要組成部分，高空探測資料具備其他氣象資料獨一無二的作用。近年來我國氣象在探測技術(shù)方面的不斷優(yōu)化增強，高空探測站也愈來愈多，我國目前已逐漸構(gòu)建了比較全面的高空氣象觀測網(wǎng)絡(luò)，旨在獲取系統(tǒng)全面的氣象探測資料。而高空氣象探測質(zhì)量的高低不僅取決于探測儀器，而且也受各類天氣狀況的較大影響。因此，本文主要根據(jù)高空氣象探測實際，重點對高空氣象探測與天氣變化規(guī)律進行探究，期望掌握其中的關(guān)聯(lián)性，為提高高空氣象探測質(zhì)量提供重要指導。

1.放球高度與天氣的關(guān)系

天氣情況會直接影響到氣球釋放高度。在晴天釋放氣球時，氣球一般不會受阻，而是處于平穩(wěn)上升狀態(tài)，其上升速度通?？梢赃_到400米左右，探測高度可達28至35公里，探測資料也比較系統(tǒng)全面。由此可知，在晴天對探測高度并無不利影響，這意味著探測上空主要受單一暖氣團所影響，大部分單個加熱組表示晴天，而極少部分單個加熱組則受冷鋒的作用。當出現(xiàn)降水天氣的時候，氣球會受到降水天氣的阻礙，保護氣球的滑石粉其往往會被雨水沖走，雨水會使球皮的表面變質(zhì)。氣球升起后，會遭受冰晶、冰粒的影響，導致氣球特別容易爆炸，進而使平均測風高度低于晴天的高度。強對流天氣（冰雹、雷暴等）時，為了避免強對流天氣影響，氣球充氣的空氣量比晴天時增加20%-30%，氣球充氣太多，在氣球上升空中之后的爆炸速度也加快，氣球高度通常不高于50-70hPa，高度較低;而穩(wěn)定的中云下雨天氣高度一般為30hPa。在寒冷的冬春季，經(jīng)常會出現(xiàn)毛毛雨或者小雪。如果氣球升空過程中天氣仍然是低層靜止鋒云，那么在這種情況下產(chǎn)生的小雪或雨水不會影響氣球的正常升空和使用壽命，氣球高度有所增加。如果云層變厚并且天空出現(xiàn)干擾，則釋放氣球后，其上升高度會有一些變化，在陰天碰上這類現(xiàn)象意味著即將出現(xiàn)降雪。

2.氣球升空速度與天氣的關(guān)系

由于氫氣密度比空氣密度要小，所以氣球才能夠升空。當氣球中充滿適量的氫氣時，空氣密度會對氣球產(chǎn)生直接影響，氣球會開始升空。一般而言下，伴隨著高度的升高，空氣密度會逐漸減小，并且放球高度和空氣密度之間存在負相關(guān)性。

2.1在晴朗或多云的天氣中氣球上升速度

在氣球上升期間，氣球最初為高速上升的趨勢。數(shù)據(jù)采集器反映氣球的上升速度不斷變慢，氣球升空速度總體上呈快至慢的變化態(tài)勢，這意味著在深層高壓下沉氣流的作用下，結(jié)合氣象狀況，基本上能夠預(yù)估未來屬于晴天。此外，如果氣球從緩慢上升到快速上升，則表明在高空存在冷平流作用，未來天氣從晴天轉(zhuǎn)變成為陰天或者雨天。在晴好天氣條件，若中下層氣球的上升速度不斷增加，意味著該區(qū)域有上升氣流分布，該數(shù)據(jù)表明最近幾天將發(fā)生大雨或雷暴天氣。

2.2降雨密度與氣球上升速度之間的關(guān)系

除了大氣對流的影響外，降雨天氣期間探空氣球上升高度還與降雨密度之間有一定的關(guān)聯(lián)性。若降雨密度特別大，通常有下沉氣流存在。與此同時，雨滴的下落還伴有阻力，從而減緩了探空氣球的上升速度，即使在氣球上升期間下沉，當氣球穿過厚厚的云層時，也會有一層水附著在氣球上。若探空氣球上升至零℃層時，氣球表面將凍結(jié)，并且氣球的上升速度將放緩。假如氣球表面的冰層逐漸融化，雪花會附著在表面上，氣球的上升速度在這種天氣條件下是復(fù)雜多變的，陰雨天氣探空氣球的上升速度不能用作預(yù)測指標。

3.特性層與天氣

特性層的氣體層結(jié)構(gòu)往往十分復(fù)雜。因為不同空氣團性質(zhì)的影響以及大氣中存在各種干擾，因而特性層在氣象觀測中被視作天氣惡化的征兆。

3.1 ?600hpa 以下的特點

在600hpa以下區(qū)域分布著逆溫層，這對于高濕有效位能的累積十分有益，若低層的溫度上升超過對流層的溫度，有冷鋒等入侵的時候，熱力上升將逆溫層沖破，從而引起不同程度的溫差。這樣會導致溫度急劇降低，引起高濕有效位能持續(xù)釋放，進而推動強對流天氣的出現(xiàn)，在這樣的氣候情況下，極易發(fā)生強降于天氣亦或者冰雹天氣。

3.2 600hpa 以上的特點

中高層具備很強的逆溫特性，可以增加氣層穩(wěn)定度，不具備對流性天氣形成的條件，低層的熱力抬升會促使逆溫層被沖破，再加上云層僅僅可以逆溫層下分布，因而沒有強降水出現(xiàn)，在中層分布著較強的下沉逆溫，意味著氣勢受高壓系統(tǒng)控制，那么預(yù)示著未來幾天為晴朗天氣。

4.高空測風與天氣變化的關(guān)系

高空測風能夠借助于測風圖亦或者雷達測風來對氣流的變化作出判斷，氣球隨著高度的變化變?yōu)榕搅?，然后逆轉(zhuǎn)變成冷對流。如果某一層風伴隨著高度持續(xù)增加，則意味著高層大氣是不穩(wěn)定的。如果氣球伴隨著中低層出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)，但是高層順轉(zhuǎn)，那么意味著中層大氣不穩(wěn)定。 假如低層輻合低于高層輻散，低層濕層不斷增厚，那么促使中尺度系統(tǒng)不斷發(fā)生發(fā)展，進而形成強對流天氣。在陰天和雨天，氣球釋放之后，會伴隨著高度呈先逆后順的趨勢，這意味著會出現(xiàn)持續(xù)陰雨天氣。

5.結(jié)語

總之，高空氣象探測作為綜合氣象觀測系統(tǒng)的重要組成部分之一，在天氣預(yù)報、氣候預(yù)測預(yù)報以及氣候變化研究等方面發(fā)揮著十分重要的作用。本文通過分析高空氣象探測和天氣變化之間的相關(guān)性，得出天氣變化規(guī)律，了解到高空氣象探測和天氣變化之間具體有緊密聯(lián)系。在高空氣象探測中，探測人員應(yīng)及時對其規(guī)律進行分析總結(jié)，促進高空氣象探測的順利開展，進一步提升高空氣象探測質(zhì)量，為地方制定科學有效防災(zāi)減災(zāi)決策提供重要資料指導。

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作者簡介：郭磊（1975-），男，漢族，山東省淄博市人，本科學歷，工程師，從事高空氣象工作。