試析空中水分對探空儀溫度觀測的影響

邊巴江村 扎堆 貴桑央吉

[摘 要]在氣象溫度測量過程中，空中水分會直接影響到溫度測量數據，導致其失真進而降低氣象探空溫度觀測工作效率，必須予以解決。因此本文就運用到了GTS1型探空儀技術，基于現代化、精細化技術內涵分別測試檢驗了兩段空中水分對探空儀溫度觀測的實錄片段，結合結果闡述測試檢驗結果有效性，包括空中水分對探空儀溫度觀測所產生的影響。

[關鍵詞]空中水分；GST1探空儀；溫度觀測影響；實錄片段

[中圖分類號]P412.23 [文獻標識碼]A

空中水分能夠導致溫度元件在高濕區大量吸附水分到低濕區，在水分蒸發后帶走潛熱令其溫度測值瞬間降低到環境實際溫度之下。這種情況就涉及了較為復雜的空氣環境溫度、水分分布與水分相態問題，解決起來極為棘手，所造成的溫度觀測失真記錄也為氣象站工作帶來巨大困惑，因此需要通過對空中水分影響探空儀溫度觀測的實錄片段進行分析才能找到問題根源，明確這一影響因素。

1 空中水分和探空儀

1.1 空中水分

空中水分組成成分復雜，其中就包括了水氣、水滴和冰晶等等狀態，在實際的探空觀測過程中，探空儀的溫度元件必然會吸附大量水分，根據溫度變化而產生凍結、蒸發現象，如此變化直接導致溫度觀測數據失真。上述情況在探空溫度觀測領域中被稱之為“沾水”效應，這也是探空儀溫度觀測中的重要誤差致因之一。不過由于現代化技術發展進程的不斷推進，解決這一問題的新技術也相繼出現，像GTS1型探空儀就在技術應用功能方面作出了大幅度改良，能夠對探空溫度觀測過程中所存在的“沾水”效應作出合理判斷，處理記錄中的不合理現象。

1.2 GTS1型探空儀

GTS1型探空儀主要用于探空質量指標提升，它擁有發射機小型化處理優勢，且將傳統設備中的電容直接轉換為電壓電路，另外它的外包紙盒及傳感器部分也都被取消。GTS型探空儀的最核心改進還體現在它對于溫度、濕度與氣壓的觀測技術革新上，就以它的溫度傳感器為例，GTS1型探空儀傳感器采用了珠型熱敏電阻，設備表面則采用到了鍍鋁工藝，并進行了大幅度的小型化處理，目前擁有極高的靈敏度，滯后系數也相應有所減小。因此采用它來實施溫度觀測是具有一定現實意義的，它能夠提高傳統氣象探空溫度觀測工作效率。

2 利用GTS1型探空儀實施溫度觀測的實錄分析

2.1 實錄片段一

利用GTS1型探空儀實施溫度觀測，結合原始觀測記錄要將溫度曲線區域放大10倍左右，并記錄放球瞬間。實錄片段一以2017年10月3日凌晨00：00到早07：00為例，記錄這一時段的溫度變化。從03：30開始，探空儀顯示空氣濕度測量結果急劇下降（從90%下降到30%），此時溫度也出現了十分異常的降溫情況，在短短5s內就降低到了1.5℃，隨后又快速升溫。在這5s時間內，GTS1探空儀的行經舉例在25m以內，環境溫度正常降低值則控制在0.1℃～0.5℃。從這份記錄可以看出，它的逆溫層溫度是有所善生的，但實際上卻出現了短時間的降溫現象，這令探空溫度觀測人員非常困惑。

從對探空儀實錄片段的分析來看，可以相對明顯地看到空中水分已經嚴重影響了GTS1探空儀，也就是說它的溫度元件在高濕區域沾水，當探空儀出云或離開高濕區以后，水分就會迅速蒸發并帶走溫度元件中的潛熱熱量，導致元件本身降溫。當探空儀上的水分完全蒸發完畢后，它將重新恢復正常。這一段實錄案例告訴觀測技術人員，當探空儀從高濕區出來以后，如果環境濕度越小，它的水分蒸發也就會越劇烈，結合實際溫度變化情況來分析理解這一情況，則會發現某些溫度記錄在探空儀沾水后期數據會相對隱蔽，容易被技術觀測人員所忽略。因此本文認為觀測人員在清楚了解這一溫度異常變化現象之后，能夠對問題記錄給出冷靜的針對性處理，保證探空儀溫度觀測的準確性。

2.2 實錄片段二

繼續看實錄片段二，在2018年的2月10日凌晨02：00到早07：00，該段時間內同樣采用到GTS1探空儀進行溫度觀測，發現在04：32時逆溫起始層出現36s左右，它直接阻止了底層水分繼續向上輸送，出現了分子滲透的亂流現象，導致探空儀在溫度觀測上出現了滯后現象，所觀測濕度數據失真。

解決這一問題的關鍵還在于明確逆溫起始層的作用時間和作用位置，并將其與07：00的實際濕度數據進行相對對比，迅速減小二者濕度差異，這樣就能明確發生于03：32的逆溫起始層水分蒸發變化情況，而對比后可將03：32的錯誤溫度觀測記錄直接刪除。

3 GTS1探空儀的測試檢驗對溫度觀測記錄的影響分析

在通過對上述兩段實錄觀測片段的分析可以發現，第一如果發生探空儀沾水效應，探空儀本身的降溫程度會很明顯，空中水分會直接影響到溫度元件，導致溫度觀測數據出現失真狀況。可以見得它對于溫度觀測記錄結果的影響還是很大的。根據過往的實踐經驗來看，它首先就產生了虛假特性層，例如上文所提到的逆溫起始層，它會導致探空儀的溫度觀測結果直接失真。

第二，如果溫度觀測數據偏小，探空儀沾水效應就會導致等壓面高度降低，從實錄片段二就可以看到其03：32的觀測記錄出現了這種情況，所以應該作出記錄刪除處理。

第三，如果水分大量存在于探空儀中，探空儀在升空以后它的水分沾附蒸發會形成虛假降溫現象，且發生率相對隨機，例如實錄片段一中就出現了這一情況，它增加了技術觀測人員對高空溫度變化規律的判斷難度。

4 總結

本文嘗試分析了空中水分對探空儀溫度觀測的諸多影響，證明合理應用探空儀，積極發現、判斷處理問題記錄是非常關鍵的，必要時也要進行數據記錄對比，刪除錯誤記錄以保證記錄真實性。

[參考文獻]

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[2] 許霞，陳存根.空中水分對探空儀溫度觀測的影響[J].氣象科技，2016（06）.