強(qiáng)對流天氣對高空氣象探測的影響及應(yīng)對處理

摘?要：探空氣球因?yàn)榫哂辛畠r無動力升高的特點(diǎn)，在定高水平探測和平流層的探測試驗(yàn)上得到廣泛應(yīng)用，但是探空氣球容易受天氣的變化影響正常探測記錄，文章分析了特殊天氣情況下對施放探空氣球的影響，并提出施放技巧。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)對流天氣;高空氣象探測;影響;應(yīng)對處理

引言

探空氣球是人類研究平流層的重要工具，是氣象部門獲取天氣氣象資料的變化手段，利用充滿氫氣或氦氣的探空氣球攜帶儀器在升空過程中進(jìn)行高空溫度、氣壓、濕度、大風(fēng)的測量，在氣象學(xué)發(fā)展和天氣預(yù)報工作中起到了重要作用，目前大型定高氣球能攜帶300個下投探空儀器，能及時獲取更多重要的氣候觀測數(shù)據(jù)。

1?強(qiáng)對流天氣對高空氣象探測的影響

強(qiáng)對流天氣是氣象學(xué)上所指的發(fā)生突然、移動迅速、天氣劇烈、破壞力極強(qiáng)的災(zāi)害性天氣，主要有雷雨大風(fēng)、冰雹、龍卷風(fēng)、局部強(qiáng)降雨等。強(qiáng)對流天氣主要出現(xiàn)在中小尺度天氣系統(tǒng)中，影響范圍較小，持續(xù)時間較短。強(qiáng)對流天氣出現(xiàn)的主要原因是空氣垂直運(yùn)動，典型的強(qiáng)對流天氣在夏季午后出現(xiàn)，因白天太陽發(fā)射的短波不斷被地面吸收，地面有明顯的增溫現(xiàn)象，之后則會釋放熱量，低層空氣吸收來自地球表面的能量后，會急劇增溫，因熱脹冷縮，空氣密度縮小，整個空氣不穩(wěn)定增加。密度小的空氣上升，且在最上層漂浮，極易引發(fā)強(qiáng)對流天氣。

L波段雷達(dá)探空系統(tǒng)工作期間，強(qiáng)降水出現(xiàn)會造成探空氣球下沉或接收到的探測數(shù)據(jù)異常，雷暴出現(xiàn)則會造成探空儀器信號突然消失或要素傳感器異常，大風(fēng)則會造成施放探空氣球的過程中與地面或下風(fēng)方向的障礙物間產(chǎn)生碰撞。高空氣象探測工作開展期間，遇有強(qiáng)對流天氣出現(xiàn)時，高空氣象探測人員應(yīng)沉著冷靜，科學(xué)應(yīng)對，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)推遲氣球釋放時間。遇有探測終止高度未達(dá)到500hPa時，要及時組織人員補(bǔ)放氣球、重新探測。

2強(qiáng)對流天氣對高空氣象探測的影響原因分析

2.1 雷達(dá)故障問題

在高空氣象探測過程中，雷達(dá)狀態(tài)的好壞是影響高空氣象探測質(zhì)量的重要因素。正常情況下，雷達(dá)會進(jìn)行定期的維護(hù)和檢查，出現(xiàn)故障的情況比較少，但是也不能排除有特殊情況發(fā)生，造成重放、遲放球現(xiàn)象，從而影響高空探測質(zhì)量。放球前雷達(dá)發(fā)生故障，需第一時間進(jìn)行維修，發(fā)現(xiàn)越早越能夠保證雷達(dá)盡快恢復(fù)正常，保證正常放球。雷達(dá)不能自動跟蹤是指業(yè)務(wù)軟件、雷達(dá)各開關(guān)均打開的情況下，手動搖動雷達(dá)正常，切換至自動檔位時，雷達(dá)不能自動跟蹤。出現(xiàn)這種情況大部分是由于雷達(dá)開機(jī)時驅(qū)動箱打開過快，導(dǎo)致硬件和軟件之間有不同步現(xiàn)象，造成雷達(dá)不能自動跟蹤探空儀。

2.2 探空儀問題

由于探空儀器的感應(yīng)特性和地面自動站的儀器特性不相同，經(jīng)常會造成施放瞬間兩者的差值比較大，超過規(guī)定的數(shù)值（溫度在±0.3℃范圍內(nèi)、濕度±4%RH范圍內(nèi)，氣壓±2.0hPa范圍內(nèi)），造成探空儀器不能施放。因此必須更換探空儀，而更換探空儀往往需要較長的時間，常會造成遲放球問題發(fā)生。

2.3 計算機(jī)故障問題

高空氣象探測系統(tǒng)工作期間，雷達(dá)所獲得的數(shù)據(jù)是實(shí)時存入計算機(jī)硬盤內(nèi)存的，所以計算機(jī)的正常工作是保證雷達(dá)系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。放球前計算機(jī)發(fā)生故障會導(dǎo)致遲放球、重放球及報文缺測，嚴(yán)重影響到觀測質(zhì)量。

3 強(qiáng)對流天氣下高空氣象探測的應(yīng)對處理

3.1雷雨天氣應(yīng)對措施

在放球期間恰好有Cb云過境或是高空風(fēng)較大時需適當(dāng)多充灌一些氫氣（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般多加1kg的負(fù)重物為宜），保證氣球順利穿越Cb云。因?yàn)樵贑b云比較嚴(yán)重的雷雨天氣下，氣球飛行速度只有正常天氣的一半左右（正常天氣氣球升速約400m/min），在穿越對流層時容易受到Cb云雷電干擾，甚至直接被雷擊，造成可用數(shù)據(jù)達(dá)不到500hPa而重放球的現(xiàn)象。因此為使氣球快速穿過對流云層，有效避免雷擊造成的探空儀被雷擊而重放球，應(yīng)該適當(dāng)調(diào)整（增加）氣球的氫氣充氣量。

3.2強(qiáng)降水的應(yīng)對措施

在高空氣象探測工作中，如若在施放氣球時遇到強(qiáng)降水，會引發(fā)以下幾種現(xiàn)象：其一，在氣球上升過程中，雨水會依附在球皮之上，以致于氣球升上零度層后，氣球質(zhì)量增加。其二，氣球在強(qiáng)降水的環(huán)境中，會受到雨水的不斷拍擊，大大增加了氣球的上升阻力。在氣球投放過程中，無論是重量上升還是阻力增加，都會使得氣球的凈舉力發(fā)生變化，根據(jù)凈舉力公式可知：A=F浮-G氫-B（其中F浮為氣球的浮力;G氫為注入氣球內(nèi)部的氫氣重力;B為氣球表面的附加物），A會隨著B的增加而減小，當(dāng)A≤0時，氣球?qū)o法上升，亦或出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。因此，在實(shí)際工作中，工作人員應(yīng)根據(jù)強(qiáng)降水情況，利用氣象探測追蹤系統(tǒng)來觀測雨量的時間與大小，并通過適當(dāng)增加氣球的凈舉力，提高氣球的上升力，適當(dāng)調(diào)整推后氣球的施放時間，避開強(qiáng)對流天氣對高空氣象探測工作的影響。

3.3大風(fēng)天氣問題

放球時若遇風(fēng)速大于6m/s時須使用放線器放球，由于風(fēng)速較大人工很難控制氣球，常會出現(xiàn)氣球晃動太猛被大風(fēng)放線器扎破漏氣、對講設(shè)備不方便使用、室內(nèi)和室外配合失誤等情況。若氣球被扎破需要更換氣球，勢必會造成遲放球的發(fā)生（因風(fēng)速較大，大多在放球前2～3min才將氣球拉出灌球室）;若對講機(jī)設(shè)備使用不當(dāng)，造成室內(nèi)、室外配合不一致，導(dǎo)致未能正常捕獲，輕則需要補(bǔ)放小球，重則需要重放球（探空數(shù)據(jù)缺測超過5min）。所以遇到此種天氣狀況時必須要安排輔班人員按時到位，避免和減少天氣原因帶來的影響。

結(jié)束語

L波段高空氣象探測系統(tǒng)雖然基本實(shí)現(xiàn)了自動化操作，為提高高空探測業(yè)務(wù)質(zhì)量奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)，但在實(shí)際應(yīng)用中暴露的問題仍然不少，也時常影響著高空氣象探測業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。因此，為提高高空探測質(zhì)量，需高空探測工作人員強(qiáng)化高空探測業(yè)務(wù)知識和雷達(dá)機(jī)務(wù)的學(xué)習(xí)，掌握一定的雷達(dá)常見問題的應(yīng)急處理方法，不斷增強(qiáng)高空探測業(yè)務(wù)能力以及突發(fā)故障應(yīng)急處理能力，盡量避免或減少遲放、重放球次數(shù)，確保正常放球，有效提高高空探測質(zhì)量的基本保障。

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作者簡介：張紅軍，女，196601，河北唐山灤縣，本科，綜合氣象觀測，樂亭縣氣象局。