高空氣象探測技巧探討

沙拉木，李盼攀，李林紅，馬福云，何 萍，李宇中

（1.奇臺縣氣象局，新疆 昌吉 831800；2.廣西區人工影響天氣辦公室，南寧 530022）

北塔山國家基準氣候站位于新疆東北部 （90·34°E，45·22°N），海拔高度 1653.7 米，與蒙古南部接鄰，系獨立剝蝕山地，附近有煤田，屬溫帶大陸性干旱氣候。山區年平均氣溫2.5℃，1月平均氣溫－12.5℃，7 月均氣溫 17.8℃。 年平均降水量 195.3 毫米。 3－4 月和 10－11 月多霧，4－9 月多大風，6－8 月多暴雨，10月－4月多雪。全年有陣性強對流天氣，大風、暴雨雪等多種天氣現象，必須熟悉各種天氣情況下的放球技巧、雷達維護及常見故障的處理、數據處理方法，以便高質量地完成高空氣象探測工作。

2 大風、雷暴、雨雪天氣放球技巧

2.1 大風天氣放球技巧

在大風天氣下進行高空氣象探測時，使用大風放線器，綁在氣球嘴最上端，讓大風放球器輕輕垂下再扎緊，避免氣球升空后膨脹與大風放球器摩擦而縮短施放高度；臨近放球時間時再將氣球從充氣房拿出，減少球部受風影響造成不必要的拉升；根據風向選擇合適的放球地點和路線；感覺風速略有減少時馬上放球，順著氣球風向慢跑，待氣球角度升高、手中拉力減小后施放。

系氣球充氣口的環形繩余線長度不能超過放線器的頭部，以免纏上放球線；使用放線器前檢查放線板有無裂紋，施放時握住氣球充氣口、繞線板連同放球線，避免在風中擺動而放線導致放線器扭斷；夜間施放時應加上燈籠，掛燈籠的繩長約1米，一端掛燈籠，另一端固定在氣球與繞線板之間；手抓放線器時，應伸開手臂使探空儀遠離身體，身體不要遮擋儀器，以免影響接收信號。

北塔山氣象站的L波段雷達裝在二樓頂上，如果地面的瞬間風速天線置為自動后，易出現仰角下限位而無法自動跟蹤氣球，此時應先用手動跟蹤，待氣球稍微升起后（一般仰角到0度以上）再把天線置為自動。

2.2 雷暴天氣放球技巧

在強雷暴天氣下進行高空氣象探測時，應首先考慮放球人員和探空儀的安全，避免落雷擊壞應答器或探空儀施放后進入強雷暴區遭遇雷擊。應根據當時積雨云的走向和高空風向密切關注雷暴的發展趨勢，即使施放時間已到，也應待雷暴減弱后或移出觀測站當空時再施放氣球。探空儀受雷電強電磁干擾時，如出現間斷性信號連續缺測超過4min，仍接收不到可用數據，且未達到500hPa等壓面時，在規定時間內重新放球。

2.3 雨雪天氣放球技巧

在暴雨、大雪天氣下進行高空氣象探測時，應根據具體情況適當增加氣球的充氣量，增加凈舉力，使氣球有足夠的沖力沖出下沉氣流；避開雨（雪）勢最強時段，抓住雨（雪）勢減小時放球；發生氣球下沉情況時，應如實記錄探空數據，繼續觀察，等待它上升，同時進行重放球準備，以便需要重放球時進行施放。

雨（雪）的大小具有陣性的特點，一陣大雨（雪）過后雨（雪）勢開始減小，慢慢停下，之后又可能開始變大，出現第二次大雨（雪）。應在一陣大雨（雪）過后雨（雪）勢開始減小時立即準備施放，若等到雨（雪）很小或雨 （雪）停時再準備，可能會遭遇二次大雨（雪）無法放球而再次等待。

3 雷達維護和常見故障及處理方法

3.1 雷達維護

定期對雷達除塵，并檢查元件接頭是否松落；保持天線機座內各裝置箱干燥（可投放干燥劑，并定期更換）；做好雷達的防腐維護與機件潤滑工作，定期對天線補漆。日常維護工作是保證雷達性能完好的最好途徑，在許多情況下，塵垢、腐蝕、生銹、受潮和霉變等是造成故障的主要原因，做好日常維護工作可以把故障排除在初級階段。

3.2 雷達常見故障及解決方法

故障一：仰角或方位角數值發生大幅跳變。處理方法：（1）清洗同步機電刷或環流刷架；（2）測試同步機是否正常，如不正常，則更換故障同步機；（3）11－8（11－7）板出現故障，粗精搭配不良，也可能導致雷達方位仰角顯示異常，更換 11－8（11－7）備份板。

故障二：雷達仰角不變。處理方法：（1）查看伺服系統供電是否正常；（2）查看雷達俯仰驅動皮帶是否損壞；（3）檢查是否板子接觸不良，重新接一次板子；（4）重啟雷達。

故障三：雷達天線不停發生自轉，四亮線顯示方式與距離顯示方式來回切換。處理方法：（1）檢查天控板是否故障；（2）檢查主控箱電源電壓是否較低。

故障四：光電軸偏離大。處理方法：對光電軸進行校正。

故障五：報警。處理方法：根據指示窗顯示的報警號，對照錯碼表進行故障排除。

3.3 實例分析

2017年8月17日，放球后，雷達在跟蹤氣球過程中突然發生仰角低頭，雷達無法進行同步跟蹤，于是立即手動進行跟蹤。因人手不夠，待此次放球結束后對雷達進行故障排除。

放球結束后，對雷達故障進行檢查－7）板出現故障，粗精搭配不良，也可能導致雷達方位仰角顯示異常，更換 11－8（11－7）備份板。

4 數據處理方法

4.1 氣球下沉記錄

建議保留高空氣象觀測中氣球下沉的原始數據，以便日后查用。探空氣球在升空過程中遇到雷雨、冰雹等強對流天氣或進入Cb云等對流旺盛的云層時，往往遭遇強大的下沉氣流，氣球隨之被迫下降，然后再緩慢繼續上升恢復正常，下沉過程中對溫、壓、濕變性的記錄可能會對以后的某些研究有用，建議保留。因為氣象下沉記錄段必須刪除掉，才能生成符合規范要求的上傳報文記錄文件，那么在這種情況下，我們可以通過先打印輸出一份記錄留存，也可以通過屏幕截圖進行電子圖片的留存。

4.2 異常記錄

根據施放時的天氣情況綜合分析，把可用的資料合理地保留。探空儀在對流層低層穿過云層時，溫度、濕度發生的異常跳變記錄應保留。探空儀從水汽較大的云中進入干燥層后，溫度傳感器上的水或冰蒸發或結冰，與大氣進行熱交換，測量結果也會產生誤差，雨水直接打在濕度片上也會影響水汽測量的準確度。留存記錄的方法跟氣球下沉記錄一樣，通過打印或是屏幕截圖進行存檔。

4.3 平滑曲線

在進行數據處理之前，先平滑曲線，在放大10倍的狀態下及時刪除明顯的飛點。

4.4 終止層和終止時間確定

在確定了終止層和時間后，刪掉球炸后的記錄，保存數據，再關閉軟件。

5 結束語

高空氣象探測工作會遇到各種不同的情況，我們要在業務工作中不斷總結經驗，加強學習，對發生的事故原因和處理方法及時總結，掌握各種情況的處理方法和技巧，才能保證觀測工作的順利進行。以上是我們在工作中遇到的情況及處理方法和技巧，供同行們參考。

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