制約高空氣象探測高度的因素及對策研究

李艷 錫林浩特國家氣候觀象臺

高空氣象探測是氣象觀測的重要組成部分，為天氣預報、氣候分析、科學研究等提供重要依據。高空氣象探測中探測高度對于探測高空氣象資料的系統性和完整性至關重要。近幾年來，錫林浩特國家氣候觀象臺探測高度比全區平均探測高度低：2018年至2020年錫林浩特國家氣候觀象臺探空和測風平均高度分別為：28995米和27922米、29229米 和28067米 及27971米 和26883米。特別是2020年，由于各種因素影響探空平均高度在20000米以下16次，占全年施放次數的2.2%，在26000米以下93次，占12.7%，這種狀況對高空氣象資料系統性和完整性必然造成不良影響。以下對錫林浩特國家氣候觀象臺探測高度的構成以及影響因素進行分析，并提出如何避免較低高度的出現，提高探測高度的一些方法和措施。

一、探測高度資料統計和方法

錫林浩特國家氣候觀象臺2020年全年施放探空氣球730次，探空平均高度27971米。測風平均高度26883米。根據影響探空高度出現的各種情況。而分別根據陰晴天氣、降水天氣、氣球質量、控空儀質量、雷達故障等因素分別統計出的數據。統計方法：晴（陰）天氣的探測平均高度指在晴（陰）天氣時施放氣球探空球炸高度在26千米或以上的高度的平均值：降水天氣的探測平均高度指在降水天氣施放氣球至球炸的高度平均值；氣球質量影響的高度指在晴（陰）天氣施放氣球探空球炸高度小于26千米的高度平均值：探空儀質量影響的高度指探測終止原因為：儀器故障、信號突失等的探測高度平均值；雷達故障探測高度是因雷達出現故障而終止探測所得高度。

二、制約高空氣象探測高度的因素及應對措施

（一）晴（陰）天氣

根據數據，在晴（陰）天氣施放氣球，探空平均高度達到29126米、測風平均高度27964米，占全年施放次數84.4%。據此，探測的高度最理想，探測的高空氣象資料是系統的和完整的，晴（陰）天氣對探測高度沒有負面影響。

（二）降水天氣

降水天氣施放氣球所探測的探空平均高度24851米、測風平均高度23826米，占全年施放次數4.8%，降水天氣探空平均高度和測風平均高度比晴（陰）天氣的高度降低4275米和4138米。造成降水天氣高度低的原因一是氣球受到雨水沖刷，球皮表面有損傷、被雨淋濕的球皮延伸性變差。氣球容易炸；二是在降水天氣給氣球的充氣量大，是晴（陰）天的1.2–1.3倍，氣球膨脹過快，球炸也就快。由于高空探測在規定時間進行，在施放球時遇到降水天氣是難以避免的，尤其是在每年汛期，在降水天氣特別是暴雨、雷暴、閃電等惡劣天氣放球，很容易發生重放球、探空信號變性、信號突失、探測高度較低等現象。為避免這些現象的發生，應采取以下措施：第一給氣球充適量的氫氣，確保氣球過500hpa，避免重放球，并且盡量提高探測高度，獲得更多資料；第二適當推遲放球時間，選擇在暴雨、雷暴、閃電停止或減弱時將球放出，防止上述現象發生；第三充灌好的氣球應放置在室內，不要被雨淋，到了放球時間拿出來就立即施放。

（三）氣球質量

在晴（陰）天氣施放氣球時，氣球質量影響探空平均高度24265米、測風平均高度為23230米，占全年施放次數9.7%，比晴（陰）天氣的高度降低4861米和4734米。這主要是由質量問題氣球引起的，根據“氣象氣球質量問題統記表”填表說明，質量問題氣球是指：750克氣球施放探空球炸高度小于26千米的氣球。探空員在無法改變氣球質量的情況下，對氣球的妥善保管、正確使用是提高探測高度的關鍵。氣球應儲存在通風良好，避免陽光直謝，室內溫度0-30攝氏度，相對濕度在70%以下的倉庫內，放置在離地面20厘米的架子上，每三個月將整箱氣球反轉一次放置。使用氣球時，應抖干凈球內滑石粉，避免鋒利物碰刮氣球。在給氣球充氣過程，應檢查氣球是否有穿孔，檢查方法是：當氣球充氣到完全脹滿時，暫停充氣。將耳朵貼近氣球圍繞氣球邊走邊仔細聽，若氣球有穿孔就會漏氣并發出“吱吱”響聲，發現氣球有穿孔應停止使用。此外，給氣球充氣量要適宜，防止過量充氣導致氣球快炸的現象發生。

（四）雷達故障

因雷達故障而影響探測高度有1次。探空高度6534米，測風高度6423米。雖然這一高度對于全年平均高度影響甚微，但是，因高度特別低探測到的高空資料特別少，嚴重影響該時次資料的完整性，所以也不能忽視。為保障雷達正常運行，發現故障要及時排除。必須嚴格按雷達維護、保養的規定對雷達進行日巡查、周、月、年維修保養，維護保養工作主要是指檢查室外裝置是否漏水、電纜是否受潮、老化，檢查各電纜連結是否可靠、插座是否松動。檢查數據處理終端界面上測風雷達各狀態參數顯示是否正常。檢查雷達的水平情況，用固定有源目標物檢查仰角、方位是否正常等。

（五）探空儀質量

因探空儀質量影響的探測高度2020全年10次。探空平均高度17729米，測風平均高度19930米，比晴（陰）天氣的高度低11397米和8034米。探空儀質量對探測高度的影響，主要是探空儀在升空探測過程中發生儀器故障和信號突失等問題。從而終止探測所引起的。為了避免探空儀出現儀器故障和信號突失。關鍵是做好探空儀和電池的準備等工作。探空儀的使用必須做好以下幾方面工作：第一外觀檢查，查看儀器整體是否變形或損壞，固定熱敏電阻的金屬絲是否折斷；檢查濕敏電阻安裝插座是否完好無損。發射機與智能轉換器聯結是否有松動。第二儀器裝配時應注意確保探空儀與電池，A/B轉換器連接緊密牢固，發射機與機盒底部要接觸良好以防止施放過程因振動使發射機與智能轉換器斷開而造成信號突失。第三在雨天裝配儀器，要用透明膠布將探空儀外殼縫隙封住，避免雨水滲入盒內引起發射機或智能器短路，還應在溫度感應器上涂一層汽油，防止沾水現象發生而引起溫度信號變性。探空儀使用的電池是鎂氯化亞銅注水式電池。使用時將電池放入3%Nacl溶液浸泡3～5分鐘即可。夏天水溫控制在35℃左右為宜，冬天控制在45℃左右為合適。電池浸泡后完全活化，輸出的負載電壓可隱定在18～23V，時間可達90分鐘以上，能滿足探空儀正常工作的需要。另外要注意，不要使用包裝不密封、漏氣的電池。

三、結語

影響探測高度的因素復雜多樣，因此，高空氣象探測人員在實際工作中要不斷摸索，不斷總結經驗，不斷提高對儀器設備、器材等性能的認識水平和操作技能，盡可能規避影響探測高度的不利因素，減少較低探測高度的發生，提高探測高度，為天氣預報、氣候分析等提供更加系統的完整的高空氣象資料。