L波段雷達探測氣球丟球的原因及對策

屠江敏

(洪家國家基準氣候站,浙江椒江318015)

0 引 言

使用L波段雷達探測氣球引起丟球的現象,在全國各高空站普遍存在。經統計,洪家站從使用L波段雷達以來的5 a時間中,因各種原因引起的低空丟球造成測風數據失測有45次(見表1)。其中又以低空氣球過頂丟球失測為主,與701雷達相比成倍增加,從而使測風記錄不完整,造成探測數據缺失,成為本站高空業務質量不穩定的主要原因。

表1 L波段雷達探測丟球原因 次數

1 造成L波段雷達探測氣球丟球的原因

1.1 氣球過頂丟球失測,這是最常見的。與701雷達相比,L波段雷達的精密度提高,波瓣相對較窄,在不能自動穩定跟蹤時,手動跟蹤抓球較困難。當仰角升高氣球過頂,方位變化極快的情況下,L波段雷達難以自動穩定跟蹤,引起測風數據失測,占全部丟球失測的67%左右(見表 1)。

1.2 操作失誤也占一定比例,主要是值班人員操作不熟練及主副班之間配合失誤引起,約占7%。

1.3 大風、大霧等惡劣天氣引起,約占4%。

1.4 雷達故障,如仰角,方位失靈、卡位、跳頻等,約占18%。

1.5 其它情形,包括計算機、電池電壓、停電等原因引起約占4%,且以高空為主。

綜合以上各點,L波段雷達探測氣球丟球造成測風數據失測的原因有多種多樣,既有客觀原因造成的,但主要還是主觀原因造成的。所以要解決L波段雷達丟球引起的測風數據缺失測,除了從客觀上找原因外,更要在主觀上去努力,不斷學習、總結經驗,找出適合本站的方法,才能有效減少丟球導致的測風數據缺失測,保證高空資料的完整性、準確性、及時性,使探測質量穩定提高。

2 減少L波段雷達因丟球引起測風數據失測的措施

經本站業務人員多年摸索,并在平時工作中加以實踐,應做好以下幾點。

2.1 業務人員要有良好的敬業精神,較強的責任心,熱愛本職工作,是做好一切工作的前提,值班時不做與工作無關之事,集中精力,杜絕人為原因引起的缺失測。

2.2 加強業務學習,L波段雷達在各探空站使用時間并不長久,對其熟練需要一個過程,要多查閱歷史資料,對本站環境及一年四季的低空風向變化做到心中有數,特別是低空風切變較多月份的風向風速。多練習手動跟蹤抓球,特別是惡劣天氣下的手動盲抓跟蹤方法,做到心中有數,臨亂不驚。

2.3 做好班前準備工作。在班前要認真檢查雷達、探空儀工作狀態,檢查攝像機,調整雷達頻率、增益,檢查探空儀測距回波“凹口”、“天控”自動跟蹤狀態等。

2.4 施放氣球前,再一次檢查雷達接收機頻率、增益,探空儀測距回波“凹口”、“天控”自動跟蹤狀態;雷達天線是否對準探空儀所在位置;接收機增益手/自動必須置于自動狀態;“天控”手/自動置于自動,距離按鈕置于自動。并根據近地面風向風速確定放球點,確保起始時自動抓球成功,盡可能避免氣球低空過頂。

2.5 氣球施放后,副班應跑到雷達天線處,觀測雷達天線是否自動跟蹤氣球,若發現雷達天線跟蹤不正確,立即指揮主班手動抓球,主班應迅速將“天控”轉為手動,根據指揮,轉動雷達天線追蹤氣球待確定雷達天線對準探空儀后,將“天控”手/自動開關置為自動,使雷達自動跟蹤探空儀目標信號,并點擊扇掃按鈕,以確定自動跟蹤目標的正確。值班過程中微機操作人員應隨時注意雷達工作狀態、報警燈狀態、雷達故障報警、回波“凹口”跟蹤情況,高度與氣壓高度差值及測風數據變化規律。若遇有反常情況,應查找原因,并及時解決。

2.6 遇惡劣天氣及氣球過頂時的抓球,近地面氣球過頂,由副班在施放氣球后跑到雷達天線下指揮主班進行手動跟蹤抓球,如遇大霧、雨天、大風等惡劣天氣或高空過頂而無法指揮抓球,這時就要進行盲抓,其步驟一般為：

2.6.1 抓球前應根據地面風向、風速對氣球升空后的大致方位、仰角及氣球過頂的運行軌跡有個初步判斷,做到心中有數。當氣球升空后推動內控盒上的天線操縱桿,使雷達天線對準探空儀。這時示波器上的4根亮線兩兩對齊,測距回波“凹口”清晰,高度與氣壓高度差值正常。增益在40左右,再將“天控”手/自動置于自動,使雷達天線自動穩定跟蹤探空儀信號。

2.6.2 如遇氣球過頂,當氣球升至仰角90°附近(L波段雷達仰角限制為-6°～92°之間),不要超過90°,應將“天控”手/自動置為手動狀態,否則雷達容易卡位,記下自動跟蹤時的斜距、氣壓高度差、增益大小。確定氣球過頂方向,扳動內控盒上的操縱桿使雷達天線對準探空儀,這時跟蹤應以方位為主兼顧仰角,并使4條亮線始終處于同一水平。待仰角降至90°以下,確定氣球完全過頂后將“天控”手/自動置為自動跟蹤。再將增益、氣壓高度差與過頂前的增益,氣壓高度差進行比較,若兩者接近,可確定雷達天線已對準探空儀,雷達就能穩定跟蹤探空儀信號。若是旁瓣抓球,雷達的探測距離大大縮短且仰角誤差較大,雷達測高與氣壓反算高度相差較大,接收控制界面上的警示燈會不停地閃爍。增益也與過頂前相差較大。如是旁瓣抓球,可點擊接收控制界面扇掃搜索按鈕,天線會按預定的程序進行搜索,如果是旁瓣通過搜索后天線會自動回到主瓣上,若仍回到原來位置,接收控制界面上的警示燈仍不停閃爍,則應查找原因。若確定旁瓣,重回手動抓球,直至雷達天線自動跟蹤探空儀目標信號。過頂抓球時,有時探空信號會出現亂碼,應將亂碼刪除后再進行氣壓高度差比較以減少誤差。

3 結 語

只要做好以上各點,就能有效減少探測氣球丟球,不僅探測質量能得到有效保障,也節約大量探測器材。但各臺站情況千差萬別,要根據本站實際,總結一套適合本站的操作方法,才能使探測質量穩定和提高。

[1] 中國氣象局.L波段(1型)高空氣象探測系統業務操作手冊[M].北京：氣象出版社,2001.

[2] 華行祥.小場地惡劣天氣探空球施放技術[J].氣象,2005(4)：89.