影響高空氣象探測數據質量的因素分析及控制措施

摘要：高空氣象觀測是氣象業務的基礎業務，是天氣預報、氣候分析、科學研究和國際交換氣象情報和資料的主要來源。高空氣象探測數據在天氣預報、氣候分析、氣象服務、科學研究等方面作用重大，對高空氣象探測數據進行質量控制，為使用者提供相對準確的數據資料是新時代氣象科技發展的要求。本文分析了影響高空氣象探測數據質量的因素，并探討高空氣象探測數據質量控制的方法。

關鍵詞：高空探測；數據質量；質量控制

引言：

氣象數據為天氣預報、氣候分析、氣象服務、科學研究等工作提供重要依據。在氣象觀測領域，高空氣象探測所獲得的第一手數據，揭示了各類天氣現象產生的原因及其發生、發展的內在規律，因此常規高空氣象探測數據非常重要。高空氣象探測數據是通過每天施放無線電探空儀獲取的，數據質量受到無線電探空儀、地理環境、無線電干擾、設備性能和各類異常天氣的影響，探測結果與真實情況有一定的差異。隨著氣象科學事業的發展，科技工作者需要更高質量的觀測數據。

1、影響高空氣象探測數據質量的主要因素

1.1重放球

高空氣象探測極易出現重放球的現象，此現象可造成人力、財力的浪費，嚴重影響記錄的時效性和高空氣象探測數據的質量。其中非人為因素有雷達故障、天氣因素、輸入相關氣象要素時的錯誤、未及時發現雷達卡死現象、沒有做好施防氣球前的準備工作、在高空氣象探測中沒有及時調整頻率等，這些因素約占重放球的百分之六十。

1.2丟球

氣球施放后，如果氣球瞬間過頂，很容易出現丟球現象，造成雷達不能順利自動跟蹤，放球過程中出現的氣球過頂丟球可造成頂丟球重放或測風記錄不完整，盡管可補放小球，但有時會因為天氣等原因而無法進行補放，從而影響到整個記錄的準確性和完整性，可見，丟球也是影響高空氣象探測質量的原因之一，因此，避免氣球過頂丟球在高空觀測中非常重要。丟球的原因有很多種，如雷達性能、環境因素、人為因素等都可能引起。探空組作業人員可以在放球前對頻率進行再次檢查并調整，使其時刻處于最佳工作狀態，放球后在接收訊號的過程中根據四條亮線的變化及時做出調整頻率，因此丟球主要受探測環境影響較大。受地理因素限制，臺站放球場地有限，不能因施放球瞬間的風向變化而隨意調整施放場地，所以就會出現第一分鐘丟球過頂而不能及時跟上造成丟球現象發生。

1.3環境因素

高空氣象探測的數據質量同時也要受到雷達四周探測環境的影響。因此，在高空探測過程中要求天線場地的周圍開闊，即使周圍出現障礙物對雷達天線的擋角也要保證在5°以內，特別是在探測站盛行風下風方向時要保證在120°以內的障礙物對雷達的擋角在2°以內。在雷達天線接近地面盛行風的下風方向時適宜作為放球場地，避免近地面出現氣球過頂現象；要確保探空系統天線和放球場之間在同一水平線上，而且兩者之間的距離不小于30m；當特殊天氣情況出現時，要保證雷達天線和放球點之間的仰角超過2°，只有這樣才能使建筑物不會對其造成影響；在放球場直徑100m范圍之內最好不要有樹木、高大的建筑物等障礙物出現，在當地盛行風下風方向時必須保證放球場地周圍空曠無阻。

2、質量控制措施

2.1加強培訓，提高業務技術能力

不斷推出多種新穎的培訓方式和培訓方法，加強探空組人員的基礎業務技術培訓，努力提高探測業務人員的技術水平 和綜合素質。氣象局應高度重視高空氣象探測人員的基礎業務技術培訓，將多種技術培訓方式和培訓方法進行結合，使自動化氣象站中高空探測人員的技術水平不斷得到提升。氣象局還要定期開展自動氣象站技術系列培訓，同時也要制定出一系列的針對高空氣象探測以及地面觀測的相關規范，另一方面也可以借助與網絡媒體等技術積極開展業務技術專題講座，還要不定時地對工作人員的基礎知識和業務技術能力進行考核以及競賽等，進而使觀測人員的技術水平以及綜合素質都能夠得到不同程度的提升。對于高空氣象探測人員來說，要對L波段高空氣象探測系統的業務手冊進行熟練掌握，在處理高空氣象探測中的問題時需要結合探空專業的相關規定進行，將人為因素對探測數據造成的影響降到最低。

2.2避免丟球

在沒有放球之前，需要對近地面的風向、風速進行認真觀察，掌握近地面層中風向、風速的大致規律并參照上一班次對這些氣象要素的記錄，之后分析氣球的運動路徑，便于放球人員對本班次初放氣球之后的運動路徑進行掌握。在夜晚或者是能見度較低的天氣條件下，放球之前要提前將探空儀放置到距離雷達天線50m，以外、距離表面1-4m的地方，將雷達天線對準探空儀，之后將天控手自動開關、頻率、增益、距離手自動開關都設置成自動狀態，始終確保4條亮線清晰飽滿，凹口清晰并在豎線中間。接著將天控自動開關設置成手動狀態，將雷達搖偏一個較小的角度，之后就將天控手自動開關設置成自動狀態，查看雷達的自動跟蹤情況。

2.3與歷史數據進行對比分析

高空氣象探測數據會受到地物、地形、人類活動、城市熱島效應等的影響，隨著探空高度的升高，影響就越小，氣象要素的變化越穩定。在短期內僅隨天氣系統影響而變化，但從長期來看，受季節變化和氣候變化影響大，不同的季節各等壓面的高度和溫度都有不同程度的變化，可以將探測到的數據與歷史上相應月份的數據進行比較分析，當超出歷史極值時進行標注。

2.4對特殊記錄的處理方法

對探空站特殊記錄分析發現，對記錄影響最多的問題是由于干擾造成的記錄不完整，以及探測終止。干擾出現，探空信號飛點增多，測風觀測示波器四條亮線變差，出現上下閃動，而且測風秒數據連線左右擺動。嚴重時計算出的風向風速數據異常，甚至無法使用，造成數據缺測或者測風觀測終止。干擾可能來自外來無線電信號、探空儀、雷達等，對于這種情況，飛點少時，較容易判斷；飛點較多時，仔細的判斷，探空人員應通過上下正常記錄點之間連線，檢查中間飛點是否在連線之上，來進行取舍。測風記錄的影響往往在記錄的后期，可根據實際情況并結合前后時次的記錄，比較分析后進行取舍。探測過程出現雷達故障時，對探測接收到數據進行嚴格檢查，判斷數據是否正確。情況嚴重時，啟用L波段備份接收機來進行數據接收，使用光學經緯儀進行測風數據的觀測。探空氣球遇到強下沉氣流時，會出現一定程度的下降，在記錄時要將下沉階段的記錄進行刪除處理。刪除時根據氣壓的變化情況，做好上下氣壓點之間的銜接。因下沉記錄刪除后將無法恢復，需要仔細進行判斷。探空觀測中因探空儀故障或電池等原因，探空儀的無線電信號突然消失。在這種情況下記錄終止。

結語：

無論是重放球、丟球、電磁干擾還是環境因素都有可能造成記錄缺失或不準確，影響高空探測數據質量。因此，保護探測環境，增強雷達機務保障能力，訓練和掌握抓球基本功，增強責任心，是提高高空探測數據質量的保證。

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作者簡介：江華（1987-），男，四川成都人，本科學歷，助理工程師，研究方向：綜合氣象觀測。

（作者單位：宜賓氣象站）