強(qiáng)對(duì)流天氣對(duì)高空氣象探測(cè)的影響及應(yīng)對(duì)處理

摘?要：探空氣球因?yàn)榫哂辛畠r(jià)無(wú)動(dòng)力升高的特點(diǎn)，在定高水平探測(cè)和平流層的探測(cè)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(cè)記錄，文章分析了特殊天氣情況下對(duì)施放探空氣球的影響，并提出施放技巧。

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

引言

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

1?強(qiáng)對(duì)流天氣對(duì)高空氣象探測(cè)的影響

強(qiáng)對(duì)流天氣是氣象學(xué)上所指的發(fā)生突然、移動(dòng)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(duì)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(shí)間較短。強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)的主要原因是空氣垂直運(yùn)動(dòng)，典型的強(qiáng)對(duì)流天氣在夏季午后出現(xiàn)，因白天太陽(yáng)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(huì)釋放熱量，低層空氣吸收來(lái)自地球表面的能量后，會(huì)急劇增溫，因熱脹冷縮，空氣密度縮小，整個(gè)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(duì)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(huì)造成探空氣球下沉或接收到的探測(cè)數(shù)據(jù)異常，雷暴出現(xiàn)則會(huì)造成探空儀器信號(hào)突然消失或要素傳感器異常，大風(fēng)則會(huì)造成施放探空氣球的過(guò)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(cè)工作開(kāi)展期間，遇有強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)時(shí)，高空氣象探測(cè)人員應(yīng)沉著冷靜，科學(xué)應(yīng)對(duì)，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)推遲氣球釋放時(shí)間。遇有探測(cè)終止高度未達(dá)到500hPa時(shí)，要及時(shí)組織人員補(bǔ)放氣球、重新探測(cè)。

2強(qiáng)對(duì)流天氣對(duì)高空氣象探測(cè)的影響原因分析

2.1 雷達(dá)故障問(wèn)題

在高空氣象探測(cè)過(guò)程中，雷達(dá)狀態(tài)的好壞是影響高空氣象探測(cè)質(zhì)量的重要因素。正常情況下，雷達(dá)會(huì)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(cè)質(zhì)量。放球前雷達(dá)發(fā)生故障，需第一時(shí)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(dòng)跟蹤是指業(yè)務(wù)軟件、雷達(dá)各開(kāi)關(guān)均打開(kāi)的情況下，手動(dòng)搖動(dòng)雷達(dá)正常，切換至自動(dòng)檔位時(shí)，雷達(dá)不能自動(dòng)跟蹤。出現(xiàn)這種情況大部分是由于雷達(dá)開(kāi)機(jī)時(shí)驅(qū)動(dòng)箱打開(kāi)過(guò)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(dòng)跟蹤探空儀。

2.2 探空儀問(wèn)題

由于探空儀器的感應(yīng)特性和地面自動(dòng)站的儀器特性不相同，經(jīng)常會(huì)造成施放瞬間兩者的差值比較大，超過(guò)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(zhǎng)的時(shí)間，常會(huì)造成遲放球問(wèn)題發(fā)生。

2.3 計(jì)算機(jī)故障問(wèn)題

高空氣象探測(cè)系統(tǒng)工作期間，雷達(dá)所獲得的數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)存入計(jì)算機(jī)硬盤(pán)內(nèi)存的，所以計(jì)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(jì)算機(jī)發(fā)生故障會(huì)導(dǎo)致遲放球、重放球及報(bào)文缺測(cè)，嚴(yán)重影響到觀測(cè)質(zhì)量。

3 強(qiáng)對(duì)流天氣下高空氣象探測(cè)的應(yīng)對(duì)處理

3.1雷雨天氣應(yīng)對(duì)措施

在放球期間恰好有Cb云過(guò)境或是高空風(fēng)較大時(shí)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(duì)流層時(shí)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(guò)對(duì)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(duì)措施

在高空氣象探測(cè)工作中，如若在施放氣球時(shí)遇到強(qiáng)降水，會(huì)引發(fā)以下幾種現(xiàn)象：其一，在氣球上升過(guò)程中，雨水會(huì)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(huì)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(guò)程中，無(wú)論是重量上升還是阻力增加，都會(huì)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(huì)隨著B(niǎo)的增加而減小，當(dāng)A≤0時(shí)，氣球?qū)o(wú)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(cè)追蹤系統(tǒng)來(lái)觀測(cè)雨量的時(shí)間與大小，并通過(guò)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(shí)間，避開(kāi)強(qiáng)對(duì)流天氣對(duì)高空氣象探測(cè)工作的影響。

3.3大風(fēng)天氣問(wèn)題

放球時(shí)若遇風(fēng)速大于6m/s時(shí)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(huì)出現(xiàn)氣球晃動(dòng)太猛被大風(fēng)放線器扎破漏氣、對(duì)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(shì)必會(huì)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(duì)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(cè)超過(guò)5min）。所以遇到此種天氣狀況時(shí)必須要安排輔班人員按時(shí)到位，避免和減少天氣原因帶來(lái)的影響。

結(jié)束語(yǔ)

L波段高空氣象探測(cè)系統(tǒng)雖然基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作，為提高高空探測(cè)業(yè)務(wù)質(zhì)量奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但在實(shí)際應(yīng)用中暴露的問(wèn)題仍然不少，也時(shí)常影響著高空氣象探測(cè)業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。因此，為提高高空探測(cè)質(zhì)量，需高空探測(cè)工作人員強(qiáng)化高空探測(cè)業(yè)務(wù)知識(shí)和雷達(dá)機(jī)務(wù)的學(xué)習(xí)，掌握一定的雷達(dá)常見(jiàn)問(wèn)題的應(yīng)急處理方法，不斷增強(qiáng)高空探測(cè)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(cè)質(zhì)量的基本保障。

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作者簡(jiǎn)介：張紅軍，女，196601，河北唐山灤縣，本科，綜合氣象觀測(cè)，樂(lè)亭縣氣象局。