高空氣象探測業(yè)務運行故障與分析處理

宋煜彬 魏清霞

摘要：高空氣象探測業(yè)務是我國天氣預報的重要依據(jù)之一，而現(xiàn)階段高空探測又是以我國自主研制生產(chǎn)的L波段測風雷達為主。L波段雷達作為技術改革式的高空探測主要系統(tǒng)，快速被氣象領域所接受，其涉及范圍廣泛、數(shù)據(jù)準確度高、工作效率之快，使氣象業(yè)務方面的探測質(zhì)量有了極大的改善。但各種高空氣象探測業(yè)務機在使用過程中，都會出現(xiàn)不同程度的運行故障或異常狀況，使系統(tǒng)不能夠正常運作，影響觀測數(shù)據(jù)的有效性，本文主要分析高空氣象探測業(yè)務機在運行時會產(chǎn)生的故障，及故障分析和處理。

關鍵詞：高空氣象探測;L波段雷達;運行故障;分析處理

引言

隴南地處秦巴山區(qū)、黃土高原、青藏高原的交匯區(qū)域，高山峻嶺與峽谷盆地相間而形成復雜的地形，氣候在橫向分布上分北亞熱帶、暖溫帶、中溫帶三大類型。L波雷達觀測系統(tǒng)作為此地氣象站主要高空氣象探測系統(tǒng)之一，相較于其它短波雷達，它具有更強的穿透力、損耗和所需功率較小、觀測距離更遠的優(yōu)勢，不僅能降低空氣中塵?；蛩Ｗ拥任镔|(zhì)對其信號產(chǎn)生的影響，還能對地面以上3000m大氣層中風向風速、氣溫氣壓、濕度等氣象要素進行更自動化的監(jiān)測和采集，降低錯誤率。L波段雷達能更高效精準地反饋氣象探測信息，提高探測業(yè)務質(zhì)量，為當?shù)貧庀笮畔㈩A警提供更準確、更強大的技術支撐。作為一款簡單實用的高空觀測器，控制氣象探測過程中出現(xiàn)的能影響探測數(shù)據(jù)質(zhì)量的運行故障，并就一些常見問題進行分析，提出相應處理辦法。

1高空氣象探測業(yè)務運行常見故障及處理辦法

1.1天線抖動問題及處理辦法

開機時天線出現(xiàn)抖動現(xiàn)象：其一通常是由于雷達電壓不穩(wěn)或速度過快而造成的，嚴重時，會由于天線電纜接觸不良導致故障發(fā)生，從而無法進行準確快速的排查;造成這種現(xiàn)象通常是由于主機與示波器等設備同時開啟或開啟時間間隔較為接近，主機不能充分預熱，另一方面，多項設備同時開啟運行極易造成電壓負荷突然增加而帶來電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象，操作時加大主機與其它設備開啟時間，更能保證設備的良好運行。

其二，在氣球準備施放時，處于低仰角狀態(tài)下的雷達為自動跟蹤狀態(tài)，便會導致天線抖動，大氣底層數(shù)據(jù)信息采集此時便很受其影響;解決這種情況可以將放球軟件界面的天空開關轉(zhuǎn)為自動狀態(tài)后，再重新調(diào)為手動，此時打開驅(qū)動箱電源即可有效避免以上情況的發(fā)生。

1.2雷達天線出現(xiàn)“ 死位”故障時的處理辦法

長期暴露在外的雷達天線使用較長一段時間后，便會由于匯流環(huán)位置容易積攢灰塵污漬，而導致雷達的方位和仰角無法移動，當電動機驅(qū)動箱燈滅報警燈響起時，應及時關閉電動機驅(qū)動箱然后迅速重啟。工作人員須具備一定對L波段雷達的安裝及使用方法知識，如果出現(xiàn)天線轉(zhuǎn)動而方位角數(shù)據(jù)未發(fā)生變化，觀測數(shù)據(jù)異常，此時需要將手動運行替代自動運行，關閉發(fā)動機，按序關閉程序再反序打開程序即可;雷達的維修保養(yǎng)也要及時進行，惡劣天氣會使雷達裝置有一定損耗，針對雷雨天氣需要安裝防雷裝置以避免雷擊，時常關注外部天線及各接口連接情況穩(wěn)定性。

1.3 L波高空氣象探測雷達丟球原因及處理辦法

高空探測作業(yè)時，眾多干擾信號會影響主信號的信息接收，其中強弱干擾信號摻雜，直接影響探測到的數(shù)據(jù)偏差大小，雷雨天雷電攜帶較強電磁，成為強干擾信號，嚴重阻礙地面接收高空探測信息，出現(xiàn)丟球，嚴重時可重新放球以獲取完整數(shù)據(jù);遇到以上情況時要手動操作“天控”，為避免頻率自動跟蹤干擾信號，還需調(diào)整頻率，將天線調(diào)到丟球前的仰角及方位，重新設置 “自動”狀態(tài)，綜合分析反饋回來的各種信號變化規(guī)律，同時也要繼續(xù)手動跟蹤觀測，增加找回丟球概率。

當頻率漂移狀態(tài)出現(xiàn)時，也極易導致丟球發(fā)生，探測雷達頻率一般為固定探測范圍，不可隨意調(diào)節(jié)，當探測儀升至氣球爆炸位置時，受地面至高空溫度變化幅度巨大影響，導致回答器頻率發(fā)生漂移，當頻率漂移幅度超出有效范圍，頻率自動調(diào)節(jié)功能失效，此時探空儀載波頻率、雷達工作頻率相繼出現(xiàn)漂移狀態(tài)，丟球情況發(fā)生;為處理以上狀況，需要把“天控”和“頻率”均設為手動，根據(jù)工作頻率范圍要求調(diào)整雷達工作頻率，將雷達天線轉(zhuǎn)為丟球時的仰角和方位，然后將“天控”操作由手動改為自動，一般情況下通過以上操作便可使雷達跟蹤到探空儀，如果進行一次未成功定位到，可適當調(diào)整雷達天線角度，重復進行以上操作。

過頂丟球多發(fā)生在初放球時或升空不久時。當氣球與探測雷達天線距離較近，受雷達仰角活動范圍限制，釋放角度可能正處于雷達天線死角，探測雷達跟蹤氣球方位角轉(zhuǎn)速不能及時反應，無法獲知跟蹤路徑，無法完成跟蹤任務，進而丟球;為避免以上現(xiàn)象，可先將雷達天線調(diào)整為丟球前仰角和方位，用手動方式掃描，增益值較小時把“天控”轉(zhuǎn)為手動，用雷達扇掃功能抓球，如未成功，可根據(jù)氣球和雷達之間的直線距離，進行適當調(diào)整，多次掃描，直到抓球成功。

1.4旁瓣抓球故障及處理辦法

在能見度較低氣象環(huán)境下，雷達探測系統(tǒng)探測能力降低，攝像機不能捕捉到氣球，便產(chǎn)生旁瓣跟蹤問題，或當雷達天線仰角處于其上限活動范圍，臺站低空出現(xiàn)靜風時信號最弱，也會引發(fā)旁瓣抓球。旁瓣的確定不單是觀察四條亮線，還需輔以其它現(xiàn)象來進一步確定，有旁瓣抓球產(chǎn)生時，高度與氣高差異較大，工作人員要提高警惕，及時發(fā)現(xiàn)，操作“雷達扇掃天線控制” 持續(xù)搜索，如雷達天線仰角和方位角發(fā)生改變，需用再次進行扇掃，如未發(fā)生改變，為正定向抓球，以上操作完成基本可以再次抓球。

2高空氣象探測注意事項

①放球前檢查電池運行狀態(tài)，是否可正常運行，廠家及使用效期都合規(guī)合理，保證電池能正常運行，如有檢查異常情況要緊事更換;

②探空儀要做好防雷防雨裝置，以防止?jié)穸绕苡绊懚邮盏讲粶蚀_測量數(shù)據(jù);

③使用前檢查好探空儀各個接口線路連接緊密，無脫焊、虛焊、或斷裂現(xiàn)象;

④放射前為降低增益可將“自動”轉(zhuǎn)為“手動”，調(diào)整接收機頻率，使其處于最佳狀態(tài);

⑤放球點需根據(jù)地面風向風速選擇下風處放球，便于雷達能夠自動跟蹤，大風天氣放球需嚴密關注其運行狀態(tài)，如自動抓球失敗可盡快改為手動抓球。

⑥如打開近程發(fā)射機發(fā)現(xiàn)凹口太淺，應做適當調(diào)整.

3結語

L波段系統(tǒng)是我國較先進高空氣象探測操作系統(tǒng)，具有更高精準性，在日常操作過程中不免遇到很多問題及各種運行情況，各種情況發(fā)生時，工作人員善于總結分析，便能更好地為高空探測氣象業(yè)務提供更高的質(zhì)量保證。

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第一作者簡介：宋煜彬（1970-），女，漢族，甘肅文縣人，大專，工程師，研究方向：綜合氣象觀測。