气象探测中的无线电技术应用

刘海龙 李宗昊 李东宇 于文博 关雨姗

摘 要：文章重点就气象探测中的无线电技术L波段高空气象探测技术进行了分析和探讨，文章指出要确保气象探测中L波段高空气象数据的准确性和精确性，必须要针对高空气象探测常见的问题进行全面分析，并找出相应的解决措施加以解决，充分发挥L波段高空气象探测系统可以对探测数据进行采集、监测和集成的巨大作用，保证高空气象探测数据的准确性。

关键词：L波段；高空气象探测；常见问题

利用天气雷达发射无线电波的回波和气象卫星拍摄到的卫星云图，我们可以对天气变化的趋势进行预报。无线电技术在气象领域的应用，使我国成为气象预报准确率较高的国家。现在，我国已经初步建成以气象卫星为天基、无线电探空仪为空基和天气雷达站等为地基的三维一体式综合气象监测业务体系。目前，我国拥有300多部天气雷达和7颗气象卫星，天气雷达和气象卫星数量位居世界前列。气象部门在此基础上可以监测全球天气变化、气候变化和环境变化、水资源变化以及灾害的发生发展等情况。这样，我们就能够像诸葛亮一样，预测风向变化，预知天气冷暖了。

1、L波段高空气象探测问题

L波段高空气象在探测进行雷达开机时，当开机电压处于不稳定状态或者电压速度的过快时，会导致雷达天线突然抖动，当没有对雷达天线进行及时处理时，会造成天线线缆无法进行良好接触。当出现故障时，也无法快速、及时和准确的排除，对探测数据的准确性造成影响。准备施放气球时，雷达天控处于自动跟踪状态，此时也极易出现天线抖动问题，特别是处在低仰角状态下出现天线抖动会对底层大气数据采集质量造成很大影响，严重时将无法跟踪上探空仪。因此，在开启雷达主电源后、驱动箱电源前，将放球软件界面的天控开关转至自动状态，然后再重新调整为手动状态。放球过程中，接收机增益数值随着气球高度的变化而出现不断变化，因此，必须随时做好增益的观察调节，使接收信号保持良好状态。操作员进行增益调节时，要将天线对准目标物，示波器显示出角度方式，手动增益开关旁边的两个小按钮来调节该接收机增益，当增益指示表头对应的数值最小且示波器4条亮线达到饱和时，即表示增益已调整到适时最适值（30～50dB）。与此同时，还必须实现频率与增益的同步调整方可保证信号达到最佳状态，所以确定好增益数值后，还应进行频率调整，将其开关设置为自动状态，使记录频率指示表头显示的频率数值在1657.0MHz附近，或是打开小发射机，改示波器为距离方式，凹口深度在1/3～2/3处。

2、L波段高空气象探测措施

在解决雷达开机天线抖动问题时，首先将主机电源打开然后开机。随后再打开示波器等设备，最后开启驱动箱电源。在开启主电源和驱动电源时，两者之间有着足够的时间，能够充分预热，另外在最大开启驱动电源时，能够防止在打开其他设备时出现电压不稳，从而保证气象探测设备可以正常稳定运行。在解决气球准备施放问题时，要将驱动箱电源缓慢开启，首先要将放球软件界面天控开关转到自动状态，然后要将自动状态转为手动状态，再打开驱动箱电源。在解决放球自动跟踪问题时，操作人员要进行手动跟踪，在放球之前，保证天控处于手动状态。然后对天线方位和仰角进行手动控制，并要对气球漂移情况进行密切的观察，并通过摄像机跟踪气球，保持气球一直处于屏幕中央。比如将气球放出，抬升气球仰角时，当气球稳定后就可以将天控开关转换为自动状态。为了防止出现旁瓣抓球的现象，当摄像头无法观测到球影时，是可以利用扇扫功能解决无法观测问题，保障对亮线平齐。另外要适当调整距离按钮，使凹口处于竖线的中间位置。将调频调整到最佳状态，能够与接收机进行有效增益。

在调整频率时可以在增益调节完成后，将频率开关调整到自动状态，通常频率指示表显示的频率数值是在1675MHz。同时也可以打开小型发射机，并将示波器的显示方式调整为距离方式，密切观察凹口，通常凹口深度要保持在三分之一到三分之二之间。在调节增益时，要将天线调整并对着目标物，并且示波器为角度模式，增益为手动状态。操作人员就可以通过增益开关旁边的按钮手动调节的接收机增益。在上下调节增益时，要对数据变化情况和示波器亮线状态进行密切观察。当数据最小而且示波器有着4条亮线饱和时，这时增益是最合适的。因此，必须要随时观测增益并进行合理调节。在人工追踪寻找气球时，要按照气压计算高度，最后计算出仰角值。比如在雷达丢球，无法将探空仪的空间位置情况进行接收，但是可以将探空信号进行正常接收。在没有气压飞点的情况下，气球高度是650米，从斜距角度直视凹口的距离是在750米，这时高度和斜距的距离是650/750，即0.867，而仰角值就是60°。再利用固定仰角进行有效方位移动，从而快速找到气球。在判断旁瓣跟踪时，首先增益值保持在150-160dB，高度和气高有着较大差值。当高度值没有超过气高值时，就会升高10°。反之则减小。当在夜间无法显示气高时，就要对现场进行详细确定，通常每分钟高度增加值需保持在350-400米之间。当有着旁瓣跟踪时，就会升高10°仰角，然后进行天线扇扫。

3、结束语

综上所述，如果探测过程中500hPa以下出现了气球下沉现象，要迅速根据各方面情况判断气球是否还有上升的可能，做好在规定时间内重放球的准备，避免探测数据缺测等事故发生；台站出现大风（或台风）、沙尘暴、大雾等天气影响气球施放时，必须增加放球辅助人员，保证能顺利放球和对释放后气球的正常跟踪，若出现丢球，致使低空测风记录缺测，则应设法进行补测；当积雨云过境或出现雷暴等均可能影响到探空仪的正常工作，应尽量避开这类天气条件出现时进行施放，气球施放后如果未达到500hPa却出现探空仪被雷击或传感器变性等故障，应立即进行重放球。

参考文献：

[1]郭惠玲.L波段高空气象探测资料常见问题[J].科技研究，2013

[2]吴红宇.高空气象探测数据资料常见问题[J].贵州气象，2013