论高空气象观测特殊情况的应急处理范文

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摘要：指出了在高空气象探测中，发现在基测合格的前提下，也会出现丢球事件。对此进行了分析研究，结果发现：丢球一般发生在放球的瞬间和高空，其原因包括：人为因素、仪器故障、雷达故障等；在雷雨天气，对施放气球也有不同程度的影响，对待不同的原因处理的方法也不一样。为此提出了相应的解决办法，掌握各种应急的方法对提高高空观测质量是很关键的。

关键词：高空探测；分析研究；丢球事件；雷雨天气；提高质量

1引言

长沙高空气象探测站为国家基本站，常规观测任务分为每天三次，其中，高空综合观测为：北京时间7：00、19：00，观测内容包括高空中的温、压、湿和风向、风速等。单测风为：北京时间01：00，观测内容为风向风速的变化。高空气象探测是气象观测的基础和框架，是数值天气预报的最重要的资料源，可以说：没有高空观测，就没有现代天气预报。对观测人员的品格、技术和质量有着很高的要求，必须具有良好的职业道德，熟练掌握高空气象观测的理论和方法，才能保证观测数据的真实性和有效性。长沙高空气象探测站（简称长沙探空站），位于湖南省的中部，海拔46m，北纬28°12′，东经113°05′，与同省的怀化、郴州探空站构成湖南地区高空观测网。长沙探空站是全国120个探空站中87个观测资料参加全球交换国家级探空站之一，1956年1月1日建站，由中国气象局气象干部培训学院湖南分院管理，主要承担长沙地区的高空气象观测任务，2004年8月开始使用L波段（1型）高空气象探测系统，长沙高空气象探测站是较早使用L波段雷达的探空站，有着丰富的观测经验，是湖南分院高空气象观测的实习实训基地。承担了9期全国L波段雷达操作系统培训和实习。L波段（1型）高空气象探测系统由“放球软件”、“数据处理软件”、“模拟训练软件”、“文件备份软件”和若干工具软件组成。主要观测仪器设备有：L波段雷达、探空仪、主机及数据处理终端、基测设备、值班操作平台、GTC2型L波段数据接收机、电子经纬仪。在高空观测过程中，经常遇到一些问题，本文主要分析高空观测丢球的原因及特殊情况的处理方法。

2发生丢球的原因

在正常的上班过程中，雷达丢球的原因很多，主要有雷达故障，仪器故障以及人为因素等，雷达故障主要表现在：①方位角和仰角死位；②接收机某个部位有问题引起接收的讯号差，造成天线乱转或不转等等。人为因素造成丢球主要表现在：①副班没有选好合适的放球点，气球放手以后瞬间过顶，导致雷达高仰角卡死。②放球之前，主班没有把雷达100％对准仪器，导致放球以后一直是旁辨跟踪状态。③放球以后主班没有让雷达进入自动跟踪状态。④在观测过程中，主班没有及时调整接收机的频率。

3发生丢球的解决方法

3．1瞬间丢球放球的瞬间如果发生丢球，基本上是因为气球直接过顶，在放球以后的第一分钟过顶导致丢球，应即时处理。在天气好、能见度也好的情况下，主班与副班配合好，副班第一时间跑到雷达底下，观察气球的大致方位和仰角，引导主班手动抓球，主班将雷达点到手动状态，把雷达摇到副班提供的方位和仰角，再点雷达自动，当在摄像头里能看到仪器或者气球时表示成功抓到球。在天气不好、能见度不好或者晚上发生丢球，主班根据L波段雷达波辨宽度、探空信号、增益、高差（单测风无）、上一个班次的数据等进行抓球。在地面风小的情况下丢球，主班先将雷达仰角摇到一定的角度，然后方位顺时针或者逆时针转一圈，看增益的最小值在哪个方位，然后调整仰角，再点一下自动跟踪，如果4条亮线对齐了，然后在探空曲线界面把“飞点”删除，当高差不再报警了。再点一下扇扫按钮（单测风不用扇扫），看仰角和方位有无明显的变化，如果几乎没变化说明已经抓到球。如果判断还没抓到球，主班再将雷达仰角升高或者下降6～8°（L波段雷达波束宽度≤6°），通过反复上下调整仰角来找到气球的具体位置。

3．2高空丢球在放球以后的若干分钟之后发生丢球是比较容易找回的，基本上是因为雷达驱动器死位，而没有及时发现或探空仪的频率漂移导致（个别是旁辨或雷达故障）。首先把雷达驱动器重启一下，或者调整雷达的频率，根据气压高差（单测风是估高）确定雷达的仰角，再把雷达摇到测风的秒数据发生突变的地方，点一下自动跟踪，再点一下扇扫（单测风不用扇扫），然后删除飞点，把测风数据再整理一下，需要用探空高度代替的就代替。在日常的值班观测业务中，值班人员必须要在放球前做好所有的检测工作和观测中的校队工作，主要做到以下几点。（1）主班在打开雷达以后，在没有输入信号的情况下，示波器上应该有三格左右的信号，放球软件上增益频率应该在1675MHz左右，其增益应该在40dB左右。（2）在副班升球以后，主班及时把雷达手动对准仪器，认真观察放球软件上的各项数据，探空信号是否正常，压、温、湿数据是否正常，再把瞬间数据填好，保持待放球状态。（3）副班选好放球点，避免放球的瞬间仪器直接过顶。（4）在放球观测过程中，主班要观察探空仪频率的变化，及时调好雷达接收机的频率，保持信号在最佳状态。（5）在雷达高仰角的时候要注意过顶，当仰角卡死，或者过顶丢球时，要及时手动操控雷达，减少或避免在观测过程中出现不必要的丢球。（6）机务人员严格桉照规范要求做好雷达的日常维护，细致观察，发现故障及时排除。

4雷达操作、手动抓球案例

放球过程中球丢了怎样手动抓球？怎样判断是否抓住了球？出现丢球一般是在放球的瞬间或气球升空时间不长，正常时增益值一般在45dB左右。如果旁瓣丢球，增益值一般比正常值偏高，几分钟以后增益值达到80dB或者以上。在综合观测中，斜距跟踪正常，可以根据高度判断阳角。方法如下。（1）速删除探空信号飞点。（2）天线自动改为手动。（3）调整仰角和方位，直到高差最小、并且没有高差报警。（4）把雷达方位仰角4条亮线调整齐。（5）点击扇扫看是否旁瓣。如果是单测风，综合各方面的信息，稍估一下仰角值，摇动雷达方位，顺时针或者逆时针转圈；一圈没有就仰角降10°再转（该雷达的波瓣宽度是6°，故取10°为步长）。如果不能确定增益值，就挑最小的。现在雷达转一圈不到20s，1min可以转3圈，一般30s即可抓住。方法如下。（1）抓球时看4条亮线的稳定度，跳跃整齐，凹口跟踪正常，再根据雷达高度、估高数据作些辅助判断，符合以上条件则判断抓住球了。（2）可以直接根据增益判断，要根据台站通常该时间、该距离大概的增益值，转动天线观察增益与其差不多，天空自动后再按扇扫，此时一般可以抓到球了，并且不会是旁瓣，通常1min内就能抓住。

5探空仪在雷雨天气过程中产生的特殊记录及处理方法

雷电是大气中自然放电现象，雷电的起电机制主要有对流起电、离子的选择捕获机制、感应起电机制和非感应起电机制。云层的放电可对飞行器或空中仪器发生危害，云层对大地的放电则对建筑物和人畜危害极大。本站所处位置每年产生雷电的次数较多，根据历年气象资料，长沙高空气象探测站的年平均雷暴日为49．6d，属多雷区。即使在正点放球时间碰上雷雨天气每年不少于20次。湖南长沙高空气象探测站2004年开始使用GTS1型电子探空仪。探空仪由温度传感器、湿度传感器、智能转换器（含气压传感器）、发射机、电池五部分构成。GTS1型数字探空仪具有探测精度高、采样速度快、抗干扰能力强等特点，实现了数字化、模块化，整体性能接近20世纪90年代中期世界同类产品先进水平。但由于GTS1型电子探空仪采用微电子集成化器件，耐过压、耐过流和抗雷电电磁脉冲的能力大大降低，这也使得GTS1型电子探空仪遇到雷雨天时经常会造成探空信号差或重放球，影响高空观测的正常进行和业务质量的提高。通过我站几年来的雷雨天探空观测记录来看，雷雨天GTS1型数字探空仪在施放中主要有3种情况发生。（1）GTS1型数字探空仪遇雷击或穿过雷暴云时信号消失，造成仪器突失而重放球。在L波段处理软件中可看到如图1所示：GTS1型电子探空仪时间4．7min，高度1538m遭遇雷击后无信号造成重放球。（2）GTS1型数字探空仪遇雷击或穿过Cb云时测角信号正常，而探空信号压、温、湿不正常（表现信号线为一条直线），当这种信号的时间长度超过高空规范要求或无法正确判断纠错时也会造成重放球。如图2所示，时间13min，高度4950m，GTS1型电子探空仪进入雷暴云内，温度信号变成直线，时长超过5min，按高空规范要求这种情况无法纠错必须重放球。（3）GTS1型电子探空仪进入雷暴云后受云中的静电感应的影响，造成飞点多，时间不长可根据规范要求修改点子。如图3所示：时间5～12min探空仪温度、气压、湿度信号差、飞点多，但记录可纠错、可用。

6结语

基测合格是高空气象观测的基本要求，其直接影响观测数据的真实性和有效性，发生丢球的原因很多，可以人为避免的在工作前必须处理好，在气球升空以后丢球，在判断丢球原因以后，也能及时找回。所以对观测人员的品格、技术和质量有着很高的要求，必须具有良好的职业道德，熟练掌握高空气象观测的理论和方法，在观测过程中保持沉着冷静，认真仔细，保证观测的顺利进行。

作者：许海军，冉峰；邱丽静 单位:长沙市气象局