高空气象探测业务质量提升策略

2021-12-06魏雅鹏

湖北农机化 2021年10期

成静魏雅鹏王也

(1.酒泉市气象局，甘肃酒泉 735000；2.瓜州县气象局，甘肃酒泉 736100)

1 高空气象探测业务存在的问题

重放球是高空探测业务中出现频率较高的现象，会造成资源浪费，影响气象数据的时效性和严谨性。不可抗力的因素有雷达故障、天气因素等，人为因素有输入气象数据错误、延迟感知雷达卡死、放球前未做好周全准备、未根据高空探测情况及时调整频率等。在露天环境中，探测雷达受周围环境影响较大。于视野开阔处使用探测雷达，确保周围无障碍物，天气情况平稳，在放球场地方圆50 m内不能存在高大建筑物或电线。工作人员需要计算风向和风速后，至少选取2个放球点，其中一个作为备用场地。放球时根据天气变化随机应变。雷达跟踪目标时，若目标在雷达正上方经过且和天线距离较近时，由于仰角活动范围有限和方位角转动速度的共同作用，雷达会失去跟踪目标路径的作用，即便利用机械性能也难恢复跟踪，最终导致丢球。只能再行补放球，但补放球也会受到天气和人为等因素影响。所以，在高空探测实际操作中应尽量避免过顶丢球。

2 高空气象探测业务质量控制对策

2.1 避免丢球

在未进行放球之前，利用现有数据估计近地面风向和风速的演变趋势，并根据上一轮放球时的气象要素记录，预判气球的行进路径，便于工作人员做好后续应对准备。当在夜晚或能见度较低的天气条件下放球，需要提前将探空仪布设到距雷达天线50 m开外的地方，距地面高度保持在2～4 m之间，然后将雷达天线对准探空仪，再将天控手/自动开关、频率、增益、距离手/自动开关都设置为自动状态，始终保持4条亮线清楚可见且光色饱和。凹口清晰且位于竖线中间。将天控自动开关设置为手动状态，摇动雷达角度使其变小，再将天控手/自动开关设置为自动状态，便可掌握雷达的跟踪情况。若在开机前有电压不稳或天线控制盒速度较快的现象则天线会强烈颤动，颤动频率高还会出现接触不良。雷达天线在长时间的运行过程中极易产生污渍，从而导致在部分角度出现死位的情况，还可能会伴随着绿灯不显示、报警灯自启动的现象，相关问题一旦发生，观测数据的准确性将大打折扣。可利用摄像机对球影的方位角进行观察，掌握气球的大致状况，一旦出现过顶情形，亮线角度会在示波器中显现，工作人员要抓紧分析。问题处理妥当后，重新开启发射机，对雷达进行激活。

2.2 提高业务探测能力

组织对观测人员进行定期业务技术培训，灌输先进的探测技术，讲解最新仪器的使用方法。既可请有经验的业务骨干传授工作经验，又可邀请专家学者进行远程技术讲座。根据本地高空气象探测实际，制定一系列高空气象探测和地面人工操作的规范，不时进行专业知识竞赛和实操演练，对于活动中表现优异者予以奖励。当出现意外情况时，工作人员需保持镇定，快速准确地处理相关异常数据。在重放球出现干扰因素时，要保持放球软件状态不变，处于原始状态。有些探测人员极易将放球软件“地面参数” 里的“数据处理方式”选择为推荐模式，这会造成数据超出感知范围后会通过拟合值予以替代。所以应选择“保留接收到的原始数据不做任何处理”。由于放球软件自动处理的功能限制，一旦出现飞点和非码等复杂现象时，其很难智能判断信号真假，若借助于程序自动拟合曲线会有较大误差，容易造成丢球。出现少量飞点时，也有工作人员利用“自动修改温、压、湿曲线”时期的平滑曲线来解决问题，其实这种方法也会造成误差，所以应手动删除。

2.3 统一探测结果形式

气象台站需要利用自动程序对得到的高空数据加以规范，收集数据之后的处理方式会因要素类型的不同应用到多种处理方法，方法不同探测结果有时无法匹配对应。因此，各台站要根据实际情况完善数据库资料，保障数据质量。由于现阶段的观测过程中，探空记录一般是借助于计算机和人为方式完成数据处理。在人为处理过程中，操作员个人气象专业知识的水平和细心程度都会影响最终记录的探测结果。因此，数据的复合十分重要，一旦出现不相匹配的情况，需要及时找出原因。

高空气象探测数据处理中常会因性能差异出现误差，所以需要对数据进行预处理。计算位势高度时，注意区分总高度和层间厚度，前者依据各层间厚度叠加计算，后者则依据等压面计算。计算几何高度时尽可能统一风速风向的数量单位，由于在实际测算中当地海平面的重力加速度难以直接获得，所以需通过计算公式获得。计算高空风时采取水平投影法，分别测得气球方位角、仰角斜距。进而判断气球水平位移、风速和风向。误差处理分析需要在测量精度实验中，利用同一气球悬挂角反射体和探空仪来实现。

2.4 复杂情况的处置

高空气象探测常遇见复杂天气导致数据准确性大打折扣。所以遇到雷雨气候需要先保证气球能够正常升空，工作人员可增加氢气促使气球高升。若氢气含量上升后仍无法升空则需停止放球操作，待雷雨稍加缓和再行施放。若气球施放后无法达到标准高度则要当机立断进行重新放球。还有软件故障会产生多米诺骨牌效应，致使探测设备无法正常工作，为预防软件瘫痪需要在出现突发事件时，利用备用设备进行放球，将故障设备回收。若设备的电源突然被切断，则需立即启用备用电源。电源等备用装置需要工作人员定期进行检查，保证其随时处于可用状态。