探析高空氣象探測與天氣變化規(guī)律

郭磊 連志勇 孫建楠

摘要：隨著社會的不斷發(fā)展，我國氣象觀測業(yè)務(wù)逐漸由人工觀測向自動化觀測方向發(fā)展。高空氣象探測業(yè)務(wù)作為綜合氣象觀測工作的重要構(gòu)成部分，其觀測的大致內(nèi)容是自地面到30000米高度之間的不同高度層的濕度、溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓等氣象數(shù)據(jù)，探測數(shù)據(jù)資料的準確性不僅取決于探測儀器，而且也受各類天氣狀況的較大影響?；诖?，本文主要根據(jù)高空氣象探測實際，重點對高空氣象探測與天氣之間的關(guān)系進行研究，找出變化規(guī)律，以供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞 ：高空氣象探測 ;天氣變化;規(guī)律

引言

隨著全球氣候日趨變暖，各類氣象災(zāi)害發(fā)生概率愈來愈高。我國地域廣闊，地形地貌復(fù)雜多樣，各類氣象災(zāi)害出現(xiàn)頻率大，且危害性較強，是全球受氣象災(zāi)害影響最大的國家之一，每年都會因災(zāi)害性天氣對國家和群眾生命財產(chǎn)的安全構(gòu)成嚴重威脅。而在災(zāi)害性天氣預(yù)測以及預(yù)警方面，高空氣象探測業(yè)務(wù)所發(fā)揮的的優(yōu)勢十分顯著。高空氣象探測業(yè)務(wù)作為氣象探測業(yè)務(wù)的重要組成部分，高空探測資料具備其他氣象資料獨一無二的作用。近年來我國氣象在探測技術(shù)方面的不斷優(yōu)化增強，高空探測站也愈來愈多，我國目前已逐漸構(gòu)建了比較全面的高空氣象觀測網(wǎng)絡(luò)，旨在獲取系統(tǒng)全面的氣象探測資料。而高空氣象探測質(zhì)量的高低不僅取決于探測儀器，而且也受各類天氣狀況的較大影響。因此，本文主要根據(jù)高空氣象探測實際，重點對高空氣象探測與天氣變化規(guī)律進行探究，期望掌握其中的關(guān)聯(lián)性，為提高高空氣象探測質(zhì)量提供重要指導(dǎo)。

1.放球高度與天氣的關(guān)系

天氣情況會直接影響到氣球釋放高度。在晴天釋放氣球時，氣球一般不會受阻，而是處于平穩(wěn)上升狀態(tài)，其上升速度通?？梢赃_到400米左右，探測高度可達28至35公里，探測資料也比較系統(tǒng)全面。由此可知，在晴天對探測高度并無不利影響，這意味著探測上空主要受單一暖氣團所影響，大部分單個加熱組表示晴天，而極少部分單個加熱組則受冷鋒的作用。當(dāng)出現(xiàn)降水天氣的時候，氣球會受到降水天氣的阻礙，保護氣球的滑石粉其往往會被雨水沖走，雨水會使球皮的表面變質(zhì)。氣球升起后，會遭受冰晶、冰粒的影響，導(dǎo)致氣球特別容易爆炸，進而使平均測風(fēng)高度低于晴天的高度。強對流天氣（冰雹、雷暴等）時，為了避免強對流天氣影響，氣球充氣的空氣量比晴天時增加20%-30%，氣球充氣太多，在氣球上升空中之后的爆炸速度也加快，氣球高度通常不高于50-70hPa，高度較低;而穩(wěn)定的中云下雨天氣高度一般為30hPa。在寒冷的冬春季，經(jīng)常會出現(xiàn)毛毛雨或者小雪。如果氣球升空過程中天氣仍然是低層靜止鋒云，那么在這種情況下產(chǎn)生的小雪或雨水不會影響氣球的正常升空和使用壽命，氣球高度有所增加。如果云層變厚并且天空出現(xiàn)干擾，則釋放氣球后，其上升高度會有一些變化，在陰天碰上這類現(xiàn)象意味著即將出現(xiàn)降雪。

2.氣球升空速度與天氣的關(guān)系

由于氫氣密度比空氣密度要小，所以氣球才能夠升空。當(dāng)氣球中充滿適量的氫氣時，空氣密度會對氣球產(chǎn)生直接影響，氣球會開始升空。一般而言下，伴隨著高度的升高，空氣密度會逐漸減小，并且放球高度和空氣密度之間存在負相關(guān)性。

2.1在晴朗或多云的天氣中氣球上升速度

在氣球上升期間，氣球最初為高速上升的趨勢。數(shù)據(jù)采集器反映氣球的上升速度不斷變慢，氣球升空速度總體上呈快至慢的變化態(tài)勢，這意味著在深層高壓下沉氣流的作用下，結(jié)合氣象狀況，基本上能夠預(yù)估未來屬于晴天。此外，如果氣球從緩慢上升到快速上升，則表明在高空存在冷平流作用，未來天氣從晴天轉(zhuǎn)變成為陰天或者雨天。在晴好天氣條件，若中下層氣球的上升速度不斷增加，意味著該區(qū)域有上升氣流分布，該數(shù)據(jù)表明最近幾天將發(fā)生大雨或雷暴天氣。

2.2降雨密度與氣球上升速度之間的關(guān)系

除了大氣對流的影響外，降雨天氣期間探空氣球上升高度還與降雨密度之間有一定的關(guān)聯(lián)性。若降雨密度特別大，通常有下沉氣流存在。與此同時，雨滴的下落還伴有阻力，從而減緩了探空氣球的上升速度，即使在氣球上升期間下沉，當(dāng)氣球穿過厚厚的云層時，也會有一層水附著在氣球上。若探空氣球上升至零℃層時，氣球表面將凍結(jié)，并且氣球的上升速度將放緩。假如氣球表面的冰層逐漸融化，雪花會附著在表面上，氣球的上升速度在這種天氣條件下是復(fù)雜多變的，陰雨天氣探空氣球的上升速度不能用作預(yù)測指標。

3.特性層與天氣

特性層的氣體層結(jié)構(gòu)往往十分復(fù)雜。因為不同空氣團性質(zhì)的影響以及大氣中存在各種干擾，因而特性層在氣象觀測中被視作天氣惡化的征兆。

3.1 ?600hpa 以下的特點

在600hpa以下區(qū)域分布著逆溫層，這對于高濕有效位能的累積十分有益，若低層的溫度上升超過對流層的溫度，有冷鋒等入侵的時候，熱力上升將逆溫層沖破，從而引起不同程度的溫差。這樣會導(dǎo)致溫度急劇降低，引起高濕有效位能持續(xù)釋放，進而推動強對流天氣的出現(xiàn)，在這樣的氣候情況下，極易發(fā)生強降于天氣亦或者冰雹天氣。

3.2 600hpa 以上的特點

中高層具備很強的逆溫特性，可以增加氣層穩(wěn)定度，不具備對流性天氣形成的條件，低層的熱力抬升會促使逆溫層被沖破，再加上云層僅僅可以逆溫層下分布，因而沒有強降水出現(xiàn)，在中層分布著較強的下沉逆溫，意味著氣勢受高壓系統(tǒng)控制，那么預(yù)示著未來幾天為晴朗天氣。

4.高空測風(fēng)與天氣變化的關(guān)系

高空測風(fēng)能夠借助于測風(fēng)圖亦或者雷達測風(fēng)來對氣流的變化作出判斷，氣球隨著高度的變化變?yōu)榕搅?，然后逆轉(zhuǎn)變成冷對流。如果某一層風(fēng)伴隨著高度持續(xù)增加，則意味著高層大氣是不穩(wěn)定的。如果氣球伴隨著中低層出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)，但是高層順轉(zhuǎn)，那么意味著中層大氣不穩(wěn)定。 假如低層輻合低于高層輻散，低層濕層不斷增厚，那么促使中尺度系統(tǒng)不斷發(fā)生發(fā)展，進而形成強對流天氣。在陰天和雨天，氣球釋放之后，會伴隨著高度呈先逆后順的趨勢，這意味著會出現(xiàn)持續(xù)陰雨天氣。

5.結(jié)語

總之，高空氣象探測作為綜合氣象觀測系統(tǒng)的重要組成部分之一，在天氣預(yù)報、氣候預(yù)測預(yù)報以及氣候變化研究等方面發(fā)揮著十分重要的作用。本文通過分析高空氣象探測和天氣變化之間的相關(guān)性，得出天氣變化規(guī)律，了解到高空氣象探測和天氣變化之間具體有緊密聯(lián)系。在高空氣象探測中，探測人員應(yīng)及時對其規(guī)律進行分析總結(jié)，促進高空氣象探測的順利開展，進一步提升高空氣象探測質(zhì)量，為地方制定科學(xué)有效防災(zāi)減災(zāi)決策提供重要資料指導(dǎo)。

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作者簡介：郭磊（1975-），男，漢族，山東省淄博市人，本科學(xué)歷，工程師，從事高空氣象工作。