高空氣象探測中重放球操作及信號干擾處理

吳恒

摘 要 探討了高空探測中重放球的操作方法，及由于重放球2個探空儀信號干擾（以下簡稱信號干擾）的記錄處理。并結合工作經驗總結了重放球和信號干擾時的操作經驗和技巧。通過調整探空儀頻率的方法以錯開兩探空儀回答器的頻率，有效解決了重放球引起的信號干擾問題，并在實際工作中得到驗證，效果良好，保證了特殊情況放球的業務質量。

關鍵詞 高空氣象探測；重放球；信號干擾；處理

中圖分類號：P412.2 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）30--02

高空氣象探測系統作為綜合氣象觀測系統的重要組成部分，是天氣預報、氣候預測預報和氣候變化研究的重要依據之一，在天氣預報和氣候監測中發揮著重要作用[1]。目前，我國L波段雷達高空氣象探測系統是由 GFE（L）1型二次測風雷達（以下簡稱L波段雷達）和GTSl型數字式電子探空儀（以下簡稱探空儀）組成，此系統基本實現了探測數據采集、監測和集成的自動化，提高了高空氣象探測資料的質量和精度。

重放球過程中容易出現雷達旁瓣抓球、丟球、大量飛點、雷達-氣壓高差大等異常情況，造成記錄缺測甚至多次重放球，直接影響探測資料的完整性、連續性、代表性和比較性。同時，兩個探空儀信號干擾問題也一直是困擾業務值班中的難題。本文結合工作實踐，總結重放球過程中的注意事項和操作技巧，重點介紹了信號干擾問題的解決方法。同時，提出的通過調整探空儀回答器頻率使得兩探空儀的中心頻率錯開的方法，在業務運行中得到了試驗、驗證，并在河北省3個高空站進行推廣使用，有效解決了重放球時信號干擾的難題，保證了高空探測的質量[2]。

1 重放球時的操作

業務值班過程中，由于儀器故障，操作失誤，惡劣天氣等經常遇到重放球。重放球不僅是對人力和物力的浪費，更會導致氣象資料失去時間和空間上的一致性，影響探測資料的比較性。

1.1 重放球的概念

重放球是指某次常規觀測未達到規范要求高度而必須進行的再觀測。重放球應在正點放球后75 min內進行。重放球達標標準：全年重放球次數≤6次，即重放球率≤8.3‰。中國氣象局規定：常規定時高空氣象探測時次的可用數據未達到500 hPa或不足10 min，應重放球。綜合探測或雷達單獨測風時，遇有近地層高空風失測，應在規定時限內補放測風球，但因某種原因，放球的規定時限內未能補放測風球，且在500 hPa以下，測風分鐘數據連續失測大于5 min，也應在放球的規定時限內重放球。

1.2 重放球時的操作方法

當判斷某次探測過程失敗需要重放球時，其操作方法是：首先關閉放球軟件，選擇球炸原因時，按實際原因選擇，退出放球軟件；然后，打開放球軟件時程序會提示是否“重新放球”，直接選擇“是”。

2 重放球造成的信號干擾現象

2.1 信號干擾原因

重放球前后施放的兩個或多個探空儀發射機的中心頻率f（1675±3 MHz）基本相同，如果高空中兩個或多個探空儀相遇，會使雷達接收機同時接收兩個或多個探空儀回答器發出的信號，造成信號混亂，出現大量的亂碼（即飛點），見圖1。后施放探空儀信號（以下簡稱主信號）受先前施放探空儀信號（以下簡稱干擾信號）干擾，主信號頻率變得較弱，嚴重影響L波段雷達接收系統的接收，如果干擾信號強于主信號，容易造成雷達旁瓣、丟球，導致記錄不可用或缺測等。

2.2 信號干擾時的現象

發生信號干擾時，會出現探空記錄壓、溫、濕數據點混亂，不停出現飛點、亂碼，雷達氣壓高度誤差變大，數據終端不停發出告警提示，提示雷達測高與氣壓高度不一致；將示波器處于測距狀態，凹口兩側茅草較多；增益比先前增大；雷達仰角、方位角顯示變化不大，但雷達明顯不停的抖動。

2.3 信號干擾時的應對措施

在高空氣象探測過程中，雖然高空氣象觀測系統自動化程度較高，但值班員始終起著至關重要的作用。值班員業務操作能力的熟練程度、技術水平的高低，正確判斷、處理探測記錄的能力，直接影響著探測質量高低。本研究針對信號干擾，提出以下幾點應對措施。

當遇到探空儀信號干擾時，值班員要密切監視、時刻注意接收信號情況，及時判斷、快速刪除飛點，保證探測數據的客觀準確，保證L波段雷達不丟失探測目標。

及時、有效的處理記錄，是探測質量的基本保證。放球開始時應把放球軟件“地面參數”中的“數據處理方法”菜單下的功能項設定為“保留接收到的原始數據不進行任何處理”；

也要在“放大10倍”狀態下查看是否有漏刪的飛點。

3 信號干擾的解決方法

發生信號干擾，后期記錄難以整理，并且在探測過程中容易出現旁瓣、丟球，影響探測質量。為徹底解決信號干擾問題，筆者在實際工作中進行探討、試驗，通過調整探空儀頻率以錯開兩探空儀回答器發射頻率，徹底解決了兩探空儀信號干擾問題，應用效果良好。目前此方法已在河北省各高空站推廣使用。

3.1 探空儀頻率的調整

調整方法：調節探空儀發射機頭部的電容調諧螺絲（一個半可變電容器），順時針調整頻率降低，逆時針調整頻率升高，通過試驗發現：一般順時針（或逆時針）調整螺絲一周，頻率降低（或升高）2～3 MHZ，順時針最多可以調整螺釘4周半左右，探空儀頻率大約降低10 MHz左右，逆時針可以調整五周以上，頻率大約升高15 MHz左右，即探空儀的最高頻率可以向上調整至1 692 MHz，最低頻率可以向下調至1 662 MHz，但是每個探空儀的中心頻點是不一樣的，所以調整頻率時也會有所差異，而L波段雷達跟蹤頻率最大也可調至1 692 MHz，最低能調至1 662 MHz。

3.2 頻率調整的準備工作

根據工作經驗，認為探空儀頻率調整工作可以事先做好，一旦遇上重放球時，能直接使用，節省時間。自2013年使用以來，未出現過因重放球造成的信號干擾問題；并與相鄰時次的探測資料進行了對比，表明探測到的數據可信，說明此措施有效可行，很好的解決了重放球后期信號干擾的問題，提高了探測資料的準確性，保證了高空探測質量。

通過工作實踐發現，手動調整探空儀的頻率，一定要專業人員來做，調整幅度的多少，需根據經驗和科學依據，如果調整的不到位，依然會遇到信號干擾問題。

4 結語

高空氣象探測中，重放球以及信號干擾是在所難免的，如果處理不當，不僅容易造成丟球、記錄缺測，影響探測質量，特別是遇到災害性、關鍵性天氣時，還會影響天氣預報和氣象服務的時效性和準確性，因此正確處理重放球和信號干擾問題顯得尤為重要。本文就工作中出現的重放球問題進行了分析探討，得出以下幾點結論：1）做好重放球記錄的保存工作是做好高空探測記錄月報表的基礎；2）高空氣象探測業務存在著大量不確定性，遇到重放球信號干擾時，值班員要保持鎮定、合理處置、靈活應變，平時練就熟練的業務操作能力，提高業務技術水平，才能保證探測質量；3）提前做好探空儀頻率的調節工作，并把探空儀參數錄入業務用計算機，為重放球工作節省時間。

參考文獻

[1]中國氣象局.常規高空氣象觀測規范[M].北京：北京氣象出版社，2010.

[2]涂江敏.L波段雷達探測氣球丟球的原因及對策[J].浙江氣象，2009，32（1）.

（責任編輯：趙中正）