研究分析高空觀測球炸后的探空記錄可用性

郝文強+朱宇

摘要：高空氣象觀測站，實際采集的球炸后，探空設(shè)備下降的時候，能夠?qū)Ω袘?yīng)信息實行具體分析。這時，可發(fā)現(xiàn)探空儀上升、下降氣壓層溫度差，主要因為摩擦增溫、滯后誤差、設(shè)備故障、溫度因素等所構(gòu)成。為此，應(yīng)對采集下降資料，儀器下降發(fā)生摩擦增溫誤差和滯后誤差測算方法的分析，以便明確球炸后探空儀下降四周環(huán)境氣象信息的方向，進(jìn)而為日后高空觀測球炸、降落傘使用情況提供有利的參照。

關(guān)鍵詞：高空觀測球炸后；探空記錄；可用性

攜帶探空儀器升空的氣球球炸后，探空界一般會采取終止觀測處理。然后，發(fā)報球炸前的記錄。59型的探空儀器為雙金屬片和空盒、腸衣，對溫度、氣壓和濕度等實行測量[1]。經(jīng)機械性變的表征環(huán)境氣象，因數(shù)據(jù)的采樣較好，會產(chǎn)生較大的滯后誤差，大部分探空儀球炸后均不能夠準(zhǔn)確的接受四周的大氣氣象變化。然而，GTS1型數(shù)字探空設(shè)備，球炸后能夠繼續(xù)工作，不受到障礙物遮擋，所發(fā)出的信號，即可被雷達(dá)接受、處理。

一、下降記錄的研究

高空觀測站的周圍均會出現(xiàn)一些障礙物，為信號的仰角主要為3°～4°停止。所以，兩份記錄下降的時間僅能夠觀測到600hPa、700hPa。以實際的情況來看，不被遮擋儀器的信號均不會發(fā)生異常。下降記錄的分析能夠看出，球炸后，>1000hPa的記錄溫度升高，<100hPa的記錄和上升記錄比較相近，進(jìn)而易于導(dǎo)致設(shè)備上升、下井的時候，溫度差通過分析會構(gòu)成摩擦增溫、設(shè)備故障、時間及空間變化等情況。儀器故障為偶發(fā)性，所以不需要進(jìn)行考慮。若可明確摩擦增溫情況和滯后的誤差規(guī)律，即可獲得溫度空間變化的信息、時間變化的信息。因為低層資料的缺失，使得全部壓面的高度也會出現(xiàn)壓低的情況[2]。相對濕度因為空間分布變化較大，設(shè)備升空、下降中無較大的差異，然而經(jīng)一些情況能夠看出，濕度層相對穩(wěn)定，且能夠合理的風(fēng)不再一定范圍，且濕度儀器相對可靠、安全。經(jīng)氣壓線能夠看出，第77分左右的球炸，會隨著儀器而發(fā)生降落情況。這時，氣壓就會增加，溫度曲線、濕度曲線、球炸點上下圖形曲線對稱性較佳，如濕度線。儀器經(jīng)3000m高空下降，直至地面，時間在10min左右，平均下降的速度為每秒40s。每次下降的時候，速度存在一定的差異，探空設(shè)備的重量基本相同，然而球炸的方式有一定的不同?？偨Y(jié)得出，接近地面更慢，向下的空氣密度就會更大。

二、獲取相關(guān)資料的分析

經(jīng)積累、分析能夠觀察到，日常所提煉的工作中，實行修訂、記錄非常必要。因為設(shè)備下降的過程，易于產(chǎn)生摩擦增溫和滯后誤差、時間、空間等改變情況。為此，相關(guān)工作人員需經(jīng)技術(shù)分析，做好摩擦增溫、滯后誤差的工作，以便獲得準(zhǔn)確的溫度空間變化、時間變化的信息。

1、摩擦增溫探空記錄的可用性

球炸下降時，相關(guān)的感應(yīng)元件易于發(fā)生摩擦增溫的情況。球炸瞬間的溫度會升高，進(jìn)而構(gòu)成舌狀溫度特性的曲線，將其作為球炸的標(biāo)志。通過下降的記錄能夠觀察到，摩擦增溫不同高度，10hPa左右的高空能夠達(dá)到≥5°C。圖形截取探空軟件的處理界面，橫坐標(biāo)分別表示：溫度和濕度、氣壓；縱坐標(biāo)代表時間。

（1）球炸區(qū)域四周溫度變化較小區(qū)域的摩擦增溫規(guī)律

高空一般多會出現(xiàn)一定厚度溫度不變的區(qū)域，也可能為邊度較小的區(qū)域。儀器下降經(jīng)過上述的區(qū)域時，區(qū)域的厚度較厚，底部滯后誤差可不進(jìn)行考慮。針對性的對球炸四周的區(qū)域?qū)嵭杏^察、記錄，并不考慮環(huán)境溫度空間、時間的改變。所以，設(shè)備上升、下降的時候，這一區(qū)域的底部溫度差，即為摩擦增溫的誤差。因為降速、環(huán)境的差異，促使不同摩擦增溫的誤差也有較大的不同。實行一定數(shù)量資料分析的時候，應(yīng)準(zhǔn)確的計算出不同氣壓和降速條件下，摩擦增溫的誤差規(guī)律。

（2）其他區(qū)域誤差的分析要點

其他區(qū)域?qū)τ诹鲗禹斚虏康臏囟葻o顯著改變，和流層頂下相比，產(chǎn)生的溫度變化并不大，但還是存在一定的變化。部分季節(jié)全過程探空球飛行的距離較近，在部分時段上升、下降能夠重合。氣球飛行區(qū)域能夠滿足上述的條件，可消除溫度之后的誤差、溫度空間改變。大氣垂直進(jìn)行分布存在一定的規(guī)律，儀器下降摩擦增溫具有一定的物理原理。經(jīng)統(tǒng)計測算能夠得出，部分下降的速度、部分空氣密度的情況，可合理的計算出摩擦增溫的規(guī)律。

2、滯后誤差的測算要點

摩擦增溫影響儀器下降中的溫度，需高于相同高度上升中的溫度。而實際記錄的時候，會產(chǎn)生相反的狀況。滯后誤差，為相關(guān)人員日常工作中需要考慮的，儀器升空、下降時，滯后的誤差并不屬于常數(shù)，正、負(fù)的可能性均為50%，也可能出現(xiàn)0的可能，這和儀器運動的速度、環(huán)境、溫度等因素均有一定的聯(lián)系?？刹扇∧鏈亍囟绒D(zhuǎn)折點的方式，測算出滯后的誤差。上升過程，明確對稱逆溫點層，取上、下對稱溫度的相同點，獲得兩點的氣壓、溫度。因為溫度變化呈相反，這也是使得滯后誤差呈相反的主要原因。

3、降落傘下降速度的完善要點

摩擦增溫、滯后誤差，均和探空儀器下降有關(guān)。若儀器下降的速度降低，能夠控制上述情況的發(fā)生。采取尺寸為0.4×0.5m的塑料紙，制作成降落傘，球炸時的氣壓為9.3hPa、8.9hPa，降速顯著[3]。球炸點四周的摩擦增溫分別為：1.7°C、1.5°C，摩擦增溫情況得以顯著緩解。與此同時，增加降落傘的方式，加強高空風(fēng)的觀測力度，可防止球飄的距離過遠(yuǎn)，或是在控制停留的時間過長，對下行的高空站觀測、航空飛行情況構(gòu)成不良影響。

總結(jié)：球炸后的資料，可利用氣象資源，鑒于氣球飛行的距離>10km。所以，部分地區(qū)的高空觀測站布設(shè)不可再實行加密處理。球炸后，可實行站間的空缺區(qū)域作為參考。實際上升、下降的時候，比較重合能夠?qū)罩械臍庀髸r間改變、一定距離同期空間變化實行分析。建議臺站球炸后加強觀測，指導(dǎo)信號完全消除位置。部分沿海站臺、邊遠(yuǎn)臺，均可設(shè)置降落傘，以便為日后的氣象分析，提供更加豐富、準(zhǔn)確的參照。

參考文獻(xiàn)

[1]陳存根，許霞，馬艷秋等.高空觀測球炸后的探空記錄可用性分析[J].氣象科技，2015，43（3）：410—416.

[2]趙毅勇，張素琴，戴玉芝等.全程探空記錄數(shù)據(jù)分析[J].內(nèi)蒙古氣象，2015（6）：30—32.

[3]閔昌紅.貴陽L波段氣象雷達(dá)小風(fēng)條件下探空球施放技術(shù)的探討[J].科技風(fēng)，2016（3）：26—27.