高空探測中低空丟球或重放球的原因及應對措施

李新梅

（南陽市氣象局，河南　南陽　473000）

高空探測中低空丟球或重放球的原因及應對措施

李新梅

（南陽市氣象局，河南南陽473000）

高空氣象探測資料是氣象預報所需資料中不可或缺的部分，但是由于L波段GFEL-1型自動跟蹤二次雷達其仰角被限制在-6°～ 92°之間，而不是-6°～ 180°。所以該雷達在跟蹤氣球時雷達天線不能翻轉180度進行跟蹤。又由于L波段雷達波瓣寬度比59—701型二次測風雷達波瓣寬度窄，測角精度提高了，但遇到丟球時操作人員找回目標較59—701型二次測風雷達困難，不能像59—701型雷達那樣可以根據四條亮線就能把球迅速找回來。因此在仰角高于90°時往往由于方位跟不上而丟球。丟球的發生使高空探測資料失去了近地面層的記錄。盡管可以補放小球，但有時也會因為天氣原因而無法補回，造成記錄缺測.或因某些原因找不回氣球而重放球。大大降低了資料的使用價值，并且還浪費物力、財力，避免氣球過頂丟球及重放球在高空觀測中是非常重要的。本文通過對L波段雷達基本原理及性能分析，不斷總結實際工作經驗，總結出氣球過頂原因及預防過頂丟球時的操作方法，可供同類型臺站借鑒。

L波段；雷達；波瓣寬度；過頂；丟球

南陽站地處豫西南，盛行東北風，按架設規定放球點應放在當地盛行風的下風方。故將放球點設在（雷達天線的）西偏南方向，便于雷達自動跟蹤。但是遇有正西風、偏西風或靜風時氣球會直接從雷達頂部經過。由于L波段GFEL-1型自動跟蹤二次雷達其仰角被限制在-6°～ 92°之間，而不是-6°～ 180°。所以該雷達在跟蹤氣球時雷達天線不能翻轉180度進行跟蹤。因此在仰角高于90°時往往由于方位跟不上而丟球。造成過頂丟球或重放球。由于雷達波瓣窄，手動抓球難度比較大加之雷達的轉速有限。常常在規定時間內沒能抓到球造成低空丟球或重放球。

1　低空過頂丟球主要有以下幾種原因

1.1沒有根據地面風選擇好放球點。

大多臺站一般都選取兩個或兩個以上放球點。從資料證明南陽多年的風玫瑰圖中，出現最多的風是NE，其次是SW.可以此為根據選取放球點。備份放球場地的選擇應考慮避免特殊風向時氣球施放瞬間的過頂。南陽盛行東北風，放球點設在（雷達天線的）西南方向。但是遇有正西風、偏西風（包括SW、WSW、W、WMW且風速在2～3個米/秒）或靜風時氣球會直接從雷達頂部經過，造成過頂丟球或重放球。為避免西南風過頂，備份放球場最好設在東北向。所以在放球前值班員應根據放球時的地面風向、風速選擇合適的放球場地，避免施放瞬間過頂丟球。遇有正西風、偏西風（包括SW、WSW、W、WMW且風速在2～3個米/秒時）或靜風時就不能在西面放球而應更換放球點。這就需要值班員作認真的選擇了。

1.2雷達天線上限位

由于L波段雷達仰角限制為-6～92°之間，不能反轉180°。所以當仰角高于90°時，雷達天線不能翻轉180°進行跟蹤，雷達容易被卡住。又受方位轉速的限制，極易造成過頂丟球。

1.3接受信號過程中沒有及時調整接收機頻率

正常情況下放球前接收機頻率為1675±6MHZ，如果頻率太偏會使信號飄逸造成旁瓣跟蹤狀態。

1.4放球前的準備工作沒做好

1.4.1頻率沒有調好

放球前沒有做好放球前的準備工作，頻率沒調到最佳狀態。頻率過大或過小。當GTSl型數字式探空儀回答器頻率偏離L波段GFEL-1型自動跟蹤二次雷達中心頻率過大時，易造成信號弱，而在信號弱的情況下又容易造成旁瓣抓球。當探空儀回答器頻率偏離雷達中心頻率過大時也可調探空儀發射機回答發射機凹口，若凹口太淺可調整發射機板上靠近發射機頭附近的電位器，逆時針調節，使可凹口加深

1.4.2放球時在地面沒有調整好接收機增益，正常情況下放球前接收機增益應調至（30以內）。或是在地面雷達沒對準儀器，一直處于旁瓣跟蹤狀態。

2　怎么預防過頂丟球或重放球。

2.1實驗證明，放球時放球點距離雷達天線＜25M時，因信號處于飽和狀態，怎么搖雷達四條亮線都平齊，給人一種假象好像抓住球了。其實由于信號處于飽和狀態無法判斷是否真抓住球了，很易造成旁瓣跟蹤。所以放球點在場地允許的情況下要盡量離雷達遠一些。不能＜30M。

2.2做好放球前的準備工作，調整好雷達的增益和頻率，使亮相處于最佳狀態。根據地面風向選擇放球點，天線對準探空儀。電池的準備也很重要，浸泡電池的水溫在35°左右，放鹽量3g以及電池的電壓冬季應保持在20V而夏季應保持在17-18V即可。電池浸泡或裝配過早會損失過多的能量，因為電池放電時間有限，探空儀接上電池后。地面作業時間太長會使探空儀升空后由于電池能量消耗太多而影響探空儀發射機工作狀態，如果放球時間長會使能量不足影響后來的信號。

3　過頂丟球怎么辦

在使用L波段雷達進行高空觀測中經常出現低空丟球的現象，究其原因是因為L波段雷達的波瓣寬度窄，手動抓球難度比較大加之雷達的轉速有限。常常在規定時間內沒能抓到球造成低空丟球或重放球。

3.1當有過頂傾向并在攝像頭中能看到氣球時，注意觀察仰角變化，當仰角高于90°時，立即調整攝像頭焦距，使氣球變小在攝像頭中可看見，然后調整天控按鈕為手動，搖動雷達的方位和仰角。氣球在視頻中偏向那邊就向那邊搖，使氣球居攝像頭畫面最中央，然后把天控調整為自動即可。如果距離跟蹤誤差過大，再調整距離。在斜距跟蹤正常的情況下扇掃一下，如果扇掃時四條亮線沒有變化說明抓住球了。

3.2增加輔助班，負責用經緯儀在放球瞬間跟雷達一起跟蹤球影，在過頂丟球時輔助班可以通過對講機報出氣球在緯儀中的仰角、方位角，雷達操作員迅速將天控打為手動，搖雷達到指定位子。預防過頂丟球。

3.3如果是晚上放球，一定要將燈籠準備好，蠟燭固定好并充分燃燒，以免出手蠟燭熄滅，在經緯儀里看不到球影。當燈籠滅了在攝像頭中看不到氣球時，可根據地面風的大小、探空信號的強弱、增益大小來判斷氣球的位置。如地面風速小的情況下，把天控轉為手動狀態，將雷達仰角搖到50°左右，迅速轉動方位360°。找到探空信號最強、增益最小的位置（正常情況下增益讀數為30以內，而旁瓣抓球時增益會增大）處將天控打為自動，在斜距跟蹤的情況下扇掃一下。如果扇掃時四條亮線沒有變化，高度和氣高大致相同說明抓住球了。否則，將雷達仰角上升6～8°重復上述操作，直至抓住氣球。

3.4雷達在仰角＞90°時，容易發生機械故障，即雷達仰角容易鎖死在90°以上。發生這種情況時，可以迅速關掉雷達，再依次打開各開關，激活雷達！然后再進行上述步驟！盡快找回氣球。

3.5當過頂丟球時如果可以看到斜距時，根據斜距和氣高（確保沒有飛點）反算仰角，將天線搖到大致位置，在附近搜索一下即可快速抓住球。但切記在使用雷達的“扇掃”功能進行搜索時一定要保證斜距跟蹤正確，否則系統會根據錯誤的斜距計算結果進行搜索，容易造成誤判斷，延誤抓球時間。臺站可以事先根據正常情況下斜距和對應的氣高計算出不同高度的仰角值，制成表格以備應急時使用。橫坐標為斜距，縱坐標為高度，根據H=R×SINδ每隔一定的度數畫出一條仰角線，則可畫出一組仰角射線，在抓球時可根據斜距和氣高在這個圖上快速查出大致仰角。有時在仰角方位跟蹤正確但斜距錯誤時使用“扇掃”功能反倒會造成丟球，而重放球。

4　結論

4.1河南省處于暖溫和亞熱帶氣候交界的邊緣地區，所以氣候具有明顯的過度性，屬于北亞熱帶向暖溫帶過度的大陸性季風氣候。因為河南優越的氣候條件，使得河南的氣象資料就顯的格外重要。河南高空探測站共3個，分別為鄭州、南陽、盧氏。其中盧氏站為單測風站。

4.2高空大氣探測是獲取天氣變化資料的基本手段，是氣象科學的最重要的基礎，常規的高空探測又是大氣探測系統中最重要的組成部分。L波段GFEL-1型自動跟蹤二次雷達與GTSl型數字式電子探空儀系統作為高空探測系統的換代系統，具有較高測風精度和探測精度，自動化程度也大大地提高。此雷達系統是集跟蹤雷達與數字無線通訊于一體的綜合系統。因此要熟練掌握L波段高空氣象探測系統業務操作手冊；努力學習專業基礎知識；熟記探空專業技術規定；善于總結工作經驗，多交流工作中遇到的問題。認真分析特殊情況，正確處理過頂丟球，把過頂丟球造成的損失減少到最小。避免缺測和重放球。取準取全第一手高空氣象探測資料，為天氣預報、氣候分析和專業氣象保障服務提供精確的高空氣象資料，同時對國防和國民經濟建設中也起著很重要的作用

總之，減少重放球需要注意各方面因素，在做好硬件的準備同時不斷提高業務技能這一軟件也很重要，熟練掌握各種操作的原理及方法，靈活應對各種突發情況，才可以從根本上避免重放球事件的發生。

［1］中國氣象局監測網絡司L波段高空氣象探測系統業務操作手冊2005年2月

［2］中國氣象局監測網絡司L波段高空氣象探測系統維護、維修手冊2004年10月

［3］氣象局大氣探測技術中心L波段高空氣象探測系統常見技術問題解答2006年11月

李新梅 （1980.3-），女，工程師，學士，研究方向：大氣探測工作。

P412.2

A

1003-5168（2015）11-086-02