高空观测中气球过顶丢球的处理方法浅析

刘一萍 华梦飞 胡晓亚 郑燕

安庆市气象局 安徽 安庆 246000

随着人们生活水平的提高，对气象服务要求是越来越高，为了提高气象服务水平，需要做好高空气象探测工作。在高空观测工作中，由于L波段GFEL-1 型自动跟踪二次雷达仰角在-6°～ 92°之间，所以在进行工作中容易发生丢球问题。如果发生了丢球问题，可以进行补放小球，但是也会因为天气原因导致不能补回，造成高空观测数据缺失，导致不能很好地开展气象服务工作。

1 低空过顶丢球主要有以下几种原因

1.1 频率偏移

在高空观测中，如果发生频率偏移，就会造成低空过顶丢球问题。在具体操作中，当数字式探空仪回答器频率偏离L波段自动跟踪二次雷达中心频率比较大的时候，可能会导致信号偏弱问题，造成旁瓣抓球，对高空观测工作造成一定影响[1]。

1.2 没有根据地面风选择好放球点

在高空观测中，如果没有根据地面风选择好放球点，就会造成低空过顶丢球问题。在高空观测工作中，通常会选择两个以上的放球点。相关工作人员需要根据放球时候的地面风向和风速选择合适的放球点，避免发生过顶丢球问题。

1.3 雷达天线上限位

在高空观测中，由于L波雷达仰角受到限制，不能180°反转。所以在工作中，在仰角大于90°时，雷达天线不能翻转，而且雷达容易被卡主，导致过顶丢球问题发生，对高空观测工作开展造成影响。

1.4 放球前的准备工作没做好

在高空观测中，如果放球前的准备工作没有做到位，就会导致发生过顶丢球问题。在进行放球的时候，没有对地面接收机增益进行合理调整，或者地面没对准仪器，都会导致问题发生。

另外在工作中，没有对接收机频率进行合理的调整，导致发生旁瓣跟踪状态，不利于高空观测工作顺利进行。

2 怎么预防过顶丢球

实验证明，放球时放球点距离雷达天线＜25m时，因信号处于饱和状态，怎么摇雷达四条亮线都平齐，给人一种假象好像抓住球了。其实由于信号处于饱和状态无法判断是否真抓住球了很易造成旁瓣跟踪。所以在调整增益时不要太过饱和，频率需调整。

做好放球前的准备工作，调整好雷达的增益和频率，天线对准探空仪，根据地面风选择放球点。还有电池的准备，电池浸泡或装配过早会损失过多的能量，因为电池放电时间大于90分钟，探空仪接上电池后。地面作业时间太长会使探空仪升空后由于电池能量消耗太多而影响探空仪发射机工作状态，如果放球时间长会使能量不足影响后来的信号。还有浸泡电池的水温在35°左右，放盐量3g及电池的电压冬季应保持在20V而夏季应保持在18～19V就可以[2]。

3 过顶丢球的处理

①在使用L波段雷达进行高空观测中经常出现低空丢球的现象，究其原因是因为L波段雷达的波瓣宽度窄，还有放球场地受限等原因造成。②当发生过顶丢球时不必紧张，当在摄像头中能看到气球时，注意观察仰角变化，当仰角高于90°时，立即调整摄像头焦距，使气球变小在摄像头中可看见，然后调整天控按钮为手动，摇动雷达的方位和仰角，气球在视频中偏向那边就向那边摇，使气球居画面最中央，然后把天控调整为自动即可。如果距离跟踪误差过大，再调整距离。在斜距跟踪正常的情况下扇扫一下，如果扇扫时四条亮线没有变化说明抓住球了。③探空一般应安排3人以上值班，辅助班负责用经纬仪在放球瞬间跟雷达一起跟踪球影，在过顶丢球时辅助班可以通过对讲机报出气球在纬仪中的仰角、方位角，雷达操作员迅速将天控打为手动，摇雷达到指定位子，然后将天控打为自动。如果是晚上放球，一定要将灯笼准备好，蜡烛固定好并充分燃烧，以免出手蜡烛熄灭，在经纬仪里看不到球影。④当灯笼灭了在摄像头中看不到气球时，可根据地面风的大小、探空信号的强弱、增益大小来判断气球的位置。如地面风速小的情况下，把天控转为手动状态，将雷达仰角摇到50。左右，迅速转动方位360°。找到探空信号最强、增益最小的位置(正常情况下增益读数为30～50左右，而旁瓣抓球时增益会增大)处将天控打为自动，在斜距跟踪的情况下扇扫一下。如果扇扫时四条亮线没有变化，高度和气高大致相同说明抓住球了。否则，将雷达仰角上升6～8。重复上述操作，直至抓住气球。⑤雷达在仰角＞90。时，容易发生机械故障，即雷达仰角容易锁死在90°以上。发生这种情况时，可以迅速关掉雷达，再依次打开各开关，激活雷达!然后再进行上述步骤!尽快找回气球。避免失测补放小球和重放球。⑥当过顶丢球时如果可以看到斜距时，还可根据高度计算出仰角值。计算仰角值的方法是知道高度和斜距，对边/斜边等于SinA然后用计算出的仰角值与转动方位360°来搜索气球的位置。台站可以计算出不同高度的仰角值，制成表格以备应急时使用。

4 结束语

在气象行业的发展中，高空大气探测是非常重要一部分，所以做好高空观测工作对提升气象服务质量有很大影响。在高空观测中，如果发生过顶丢球问题，就会对高空观测工作造成很大影响，所以在高空观测工作中，需要对过顶丢球问题进行分析，然后采取相关措施，把过顶丢球所造成的损失降低到最低程度，更好地为气象工作进行服务。