高空探測放球前注意事項及遇強對流天氣時的應(yīng)對措施

陳素娟 劉靜

摘要 高空氣象探測業(yè)務(wù)具有很強的時效性，為了確保高空探測正點進行觀測，獲取的探空資料完整有效，為隴南乃至全國天氣變化分析預(yù)報、防災(zāi)減災(zāi)提供及時準(zhǔn)確的高空氣象探測數(shù)據(jù)，結(jié)合隴南探空站探測過程中出現(xiàn)的問題及遇強對流天氣對高空探測工作的影響，分析總結(jié)了放球前注意事項和遇強對流天氣時的應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞 高空氣象探測;注意事項;強對流天氣;應(yīng)對措施

中圖分類號：P412.2 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）06–0164–02

高空氣象探測是除地面氣象觀測外，每天通過定時施放攜帶探空儀器的氫氣球，探測從地面到30 km不同高度的溫度、氣壓、濕度及高空風(fēng)的變化等相關(guān)氣象要素值的一項重要業(yè)務(wù)。目前，全國有120個高空探空站，隴南武都觀測站屬于國家基本氣象站，武都探空站是甘肅省隴南地區(qū)唯一高空探測點。自2010 年4 月用L 波段二次測風(fēng)雷達代替了701C型雷達進行高空探測以后，大大提高了高空探測精度。同時，對觀測人員業(yè)務(wù)素質(zhì)提出了更高的要求，這就要求在日常工作中不僅要認真細心，還要不斷加強業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，總結(jié)、交流工作經(jīng)驗，在每次高空探測過程中，首先要做好放球前儀器檢查、準(zhǔn)備等工作，對于各種可能出現(xiàn)的問題，都要在放球前細心檢查并排除，確保高空探測的正常運行。

1 高空探測放球前檢查雷達狀態(tài)、探空儀、電池

（1）L波段雷達開機一定要按照規(guī)定順序操作，打開雷達后，仔細檢查雷達狀態(tài)，查看雷達增益應(yīng)在（30～50之間）、頻率一般在1 675 MHz左右。仰角、方位隨著雷達天線變化顯示數(shù)據(jù)應(yīng)該同步。

（2）無線電探空儀是L波段高空氣象探測系統(tǒng)至關(guān)重要的組成部分。探空儀基測前，首先要查看探空儀包裝、連接線是否完好，各傳感器有無斷裂損壞，各個電路板之間插接線是否完好，有無斷線、脫焊等情況，核對探空儀盒蓋上儀器號碼、智能板號碼及雷達接收的儀器號碼是否完全一致，探空儀參數(shù)是否正確。確保探空儀正常使用，基測合格。

（3）檢查電池包裝是否完好、線路是否連接牢固，浸泡好的電池是否短路，測量電池負載電壓、電流都應(yīng)正常，電池插頭鏈接探空儀后工作狀態(tài)要穩(wěn)定。如果電池有問題，應(yīng)盡快更換電池。

2 放球前調(diào)整接收機頻率及檢查自動跟蹤狀態(tài)

放球前應(yīng)提早將基值測定合格的探空儀裝配好，放到距離天線50 m外的放球地點，高度距地1～4 m之處，將雷達天線對準(zhǔn)探空儀。增益、頻率、距離/自動開關(guān)都要置于自動狀態(tài)，示波器四條亮線清晰平齊;距離處于自動跟蹤狀態(tài)（凹口清晰并保持在豎線中間;距離顯示在目標(biāo)物所在距離;隨著探空儀的移動，雷達天線始終自動跟蹤目標(biāo)，探空儀應(yīng)該總是保持在雷達攝像頭畫面中心位置，溫、壓、濕譯碼正確，各值應(yīng)和地面儀表值相符，此狀態(tài)說明雷達頻率調(diào)整正確，天線自動跟蹤良好。放球前一切準(zhǔn)備工作完畢[1]。

3 強對流天氣對高空探測的影響

強對流天氣具有突發(fā)性、持續(xù)時間短、發(fā)展快、破壞性強等基本特點。隴南市位于甘肅省東南部，地形地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，是暴雨、冰雹、雷電等氣象災(zāi)害多發(fā)區(qū)。每到夏季，強對流天氣，雷暴發(fā)生比較頻繁。

（1）在高空氣象探測工作過程如遇雷電、雷雨天氣發(fā)生時，通常會導(dǎo)致無線電探空儀信號混亂，接收的溫、壓、濕譯碼會出現(xiàn)很多飛點，導(dǎo)致高空記錄異常。當(dāng)探空氣球施放后，在氣球上升的過程中也可能會進入一片積雨較大的云（Cb云），此時攜帶的無線電探空儀一旦遇到雷雨，雷電反應(yīng)所釋放的強烈回波電流極易擊穿探空儀中電子元件，使回答器轉(zhuǎn)換板電子元件損壞信號消失，L波段雷達接收不到信號，導(dǎo)致該時次探測記錄缺測，對高空探測數(shù)據(jù)利用失去時效性和準(zhǔn)確性[2]。

（2）當(dāng)發(fā)生強風(fēng)時，很容易導(dǎo)致探空儀器與觀測站周圍的障礙物發(fā)生相撞，使儀器損壞或氣球破裂，造成遲測或重放，影響該時次高空探測的同步性。當(dāng)發(fā)生高空強降水現(xiàn)象時，會使探空氣球在上升過程中快速下降，出現(xiàn)下沉記錄，也會影響探測結(jié)果。

4 強對流天氣下高空氣象探測的應(yīng)對措施

4.1 雷暴天氣下高空探測的應(yīng)對措施

雷暴天氣是一種在自然界中同時伴隨閃電和短時強降水的一種天氣。由于雷暴天氣是一種具有能量釋放時間短、破壞性強等天氣特點。雷雨不僅可能會給觀測站地面的儀器和設(shè)備帶來不同程度的損壞，還可能會嚴重損壞探空儀傳感器、電子感應(yīng)元件，目前為了大大提高探空儀的探測工作精度和數(shù)據(jù)采樣率，探空儀器設(shè)計上實現(xiàn)了數(shù)字化、模塊化和電子化，隴南武都探空站使用的GTS1-2型電子探空儀，儀器輕巧，操作簡便，提高了探測精度和靈敏度。為了防止雷暴天氣損壞探測儀器，如果天上已經(jīng)有雷雨或即將在測站雷達所在區(qū)域上空有Cb云移動，正趕上正點放球時間，此時可以延長施放氣球時間，等待氣候條件合適時再放球，盡量減少重放球事件的發(fā)生[3]。

4.2 強降雨天氣下高空探測的處理方式

在高空探測過程中如果遇強降雨天氣，在施放前裝配基值測定合格的探空儀時注意檢查露在外面的濕度感應(yīng)元件上的防雨罩，檢查探空儀泡沫包裝嚴密度，防止雨水進入損壞傳感器和電子元件。強降雨持續(xù)時間不長，因此有必要結(jié)合降雨強度變化確定氣球的施放時間，放球前要仔細觀察降水強度的變化趨勢，然后放飛氣球。在氣球施放后，在高空探測的過程中，要密切注意L波段雷達接收的溫度、氣壓、濕度等信號的變化，如果發(fā)現(xiàn)接收的探測數(shù)據(jù)不正常，值班人員應(yīng)及時判斷處理，保證溫、壓、濕曲線正常處理。

4.3 強對流降雨導(dǎo)致下沉記錄的處理方法

探空氣球攜帶探空儀在上升的過程中正常接收氣壓值將會隨高度的上升而下降。當(dāng)遇對流天氣時，氣球受強降雨和下沉氣流的影響而出現(xiàn)下沉。在發(fā)TTAA報文前，需進行下沉記錄處理。由人工根據(jù)氣壓變化值確定氣球下沉的起始點時間和下沉終止點時間，計算機會自動刪除氣球下沉和回升到起始時刻之間的數(shù)據(jù)，下沉終止點以后的時間、數(shù)據(jù)記錄往前移，以便數(shù)據(jù)照常整理。氣球下沉?xí)r段的測風(fēng)數(shù)據(jù)、時間隨著探空數(shù)據(jù)的刪除，處理軟件會自動刪除。下沉終止點后的測風(fēng)數(shù)據(jù)，時間會下移，下沉處理后的整分鐘數(shù)據(jù)從每秒球坐標(biāo)數(shù)據(jù)中讀取對應(yīng)的整分鐘數(shù)據(jù)，而上下銜接點之間量的風(fēng)層不計算，落在該層規(guī)定層風(fēng)，符合內(nèi)插的按內(nèi)插計算，不符合則按靠近法代替[4]。

4.4 強對流天氣下控制氣球升速

在充灌氫氣球時，要科學(xué)控制雨天的凈舉力。在高空氣象探測業(yè)務(wù)中，如果天氣晴朗，氣球升速按正常砝碼充灌，一般升速控制在400 m/min左右。如果遇強對流天氣或陰天、雨天，就要增加充灌氫氣量，防止氣球下沉影響探測結(jié)果。如果在記錄接收過程中氣球升速出現(xiàn)小于150 m/min的情況，并且一直持續(xù)，按照高空氣象探測規(guī)范要求，對應(yīng)的高空探測記錄則可不進行整理。

4.5 大風(fēng)天氣下的應(yīng)對處理方法

遇到大風(fēng)時，選用大風(fēng)放球器放球，在儀器裝配中，一定要將探空儀和大風(fēng)放球器連接牢固，觀測人員要正確使用大風(fēng)放球器放球方法，同時還應(yīng)結(jié)合當(dāng)時風(fēng)向風(fēng)速，正確選擇放球場地[5]。一般應(yīng)選擇測站雷達下風(fēng)方作為本次放球場地，下風(fēng)方放球后雷達容易跟蹤，不易出現(xiàn)丟球情況。如果放球時出現(xiàn)大風(fēng)天氣，應(yīng)密切關(guān)注地面風(fēng)的瞬時變化規(guī)律，抓住有利時機施放氣球，保障高空探測工作順利開展，觀測員也可以在風(fēng)速變小的間隙施放探空氣球。

5 結(jié)語

在高空探測的過程中，做好放球前的準(zhǔn)備檢查工作，果斷應(yīng)對強對流天氣對探測工作的影響，對提高探測業(yè)務(wù)質(zhì)量至關(guān)重要。因此，要求觀測人員在工作中要有高度的責(zé)任感，做到認真、細心、沉著冷靜，不僅要熟練掌握高空探測工作規(guī)范，還要不斷提升應(yīng)對各種特殊情況及強對流天氣的處理能力，保證高空探測報文傳輸?shù)臅r效性，探測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性，為精細化天氣預(yù)報、氣象防災(zāi)減災(zāi)提供有力的保障。

參考文獻

[1] 劉清芳，喬玉新.特殊天氣高空探測應(yīng)對方法與技巧[J].氣象水文海洋儀器， 2017， 34（1）： 34-36.

[2] 張耀春.強對流天氣對高空氣象探測的影響及應(yīng)對處理[J].農(nóng)村實用技術(shù)， 2020（7）： 181-182.

[3] 趙育俊.高空氣象探測業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行問題及處理方法[J].南方農(nóng)機， 2020， 51（19）： 97-98.

[4] 康健，盛麗，葉興榮.L 波段高空氣象探測資料常見問題探析[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)， 2014， 34（1）： 177.

[5] 趙靜，羅旦，劉柳，等.高空氣象探測業(yè)務(wù)問題與處置方式分析[J]. 農(nóng)村經(jīng)濟與科技， 2017， 28（12）： 26.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Matters Needing Attention Before High Altitude Detection and Counterm-easures in Case of Severe Convective Weather

CHEN Su-juan et al （Longnan Meteor-ological Bureau， Longnan， Gansu 746000）

Abstract High altitude meteorological observation has a strong timeliness. In order to ensure that the high altitude observation is carried out on time， the obtained radiosonde data are complete and effective， and provide timely and accurate high altitude meteorological observation data for weather change analysis and forecast， disaster prevention and mitigation in Longnan and even the whole country， Combined with the problems in the detection process of Longnan radiosonde station and the impact of severe convective weather on high-altitude detection work， this paper analyzes and summarizes the precautions before the release of the ball and the Countermeasures in case of severe convective weather.

Key words High altitude meteorological observation; Precautions before release; Severe convective weather; Countermeasures