柴巖紅 苗運(yùn)玲 沙曼曼

(烏魯木齊市氣象局，新疆 烏魯木齊 830006)

隨著我國氣象現(xiàn)代化的快速推進(jìn)，2010年我國自主研發(fā)的L波段新一代高空氣象探測系統(tǒng)在全國正式投入高空氣象探測業(yè)務(wù)運(yùn)行，使探空觀測數(shù)據(jù)更加精確、系統(tǒng)操作更加簡便，大幅提升了高空觀測質(zhì)量。為進(jìn)一步適應(yīng)氣象觀測業(yè)務(wù)改革發(fā)展，推進(jìn)氣象觀測質(zhì)量管理體系建設(shè)，中國氣象局觀測司2015年對(duì)高空探測質(zhì)量考核內(nèi)容和方法進(jìn)行了調(diào)整，使觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量考核做到全面、客觀、準(zhǔn)確。目前高空觀測質(zhì)量考核的內(nèi)容涉及設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行率、探測平均高度、業(yè)務(wù)工作過程3個(gè)方面。其中，業(yè)務(wù)工作過程考核主要針對(duì)人工操作環(huán)節(jié)進(jìn)行量化和規(guī)范化，主要考核是否存在重放球、早測、遲測以及施放不合格儀器和任意終止觀測等。臺(tái)站強(qiáng)化業(yè)務(wù)質(zhì)量管理，因地制宜地總結(jié)高空觀測控制質(zhì)量的方法變得極為重要。

1 保障探測環(huán)境及設(shè)備工作狀態(tài)良好

高空探測環(huán)境和設(shè)備的工作狀態(tài)直接決定觀測質(zhì)量，為保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，減少故障率，應(yīng)從保護(hù)探測環(huán)境、合理設(shè)置放球點(diǎn)、定期維護(hù)系統(tǒng)設(shè)備入手。

1.1 保護(hù)探測環(huán)境，合理設(shè)置放球點(diǎn)

雷達(dá)及氣球施放點(diǎn)周圍的探測環(huán)境對(duì)高空探測質(zhì)量起到?jīng)Q定性作用，故環(huán)境保護(hù)應(yīng)受到高度重視，以保證獲取具有完整性和連續(xù)性的觀測資料。雷達(dá)周圍的探測環(huán)境應(yīng)符合觀測要求，尤其在臺(tái)站盛行風(fēng)下風(fēng)方向必須具備平坦空曠的氣球施放地，且與放球點(diǎn)距離大于30m。

放球點(diǎn)的選取是確保探測初始狀態(tài)時(shí)，雷達(dá)能夠成功自動(dòng)跟蹤目標(biāo)進(jìn)行觀測的關(guān)鍵。一般應(yīng)根據(jù)具體情況合理選取2～4個(gè)，滿足位于雷達(dá)下風(fēng)方向,確保起始位置雷達(dá)自動(dòng)跟蹤，短時(shí)間內(nèi)不過頂?shù)臈l件。烏魯木齊站由于場地限制，設(shè)置了3個(gè)放球點(diǎn)，基本滿足放球需求。

1.2 定期維護(hù)系統(tǒng)設(shè)備

減少儀器故障發(fā)生率，是保證探測過程穩(wěn)定和資料質(zhì)量的前提。目前，臺(tái)站人員需要定期做好設(shè)備的日常維護(hù)工作，內(nèi)容包括雷達(dá)軟硬件及其它附屬設(shè)備。嚴(yán)格按照高空觀測系統(tǒng)維護(hù)規(guī)定定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定、檢查、維護(hù)和保養(yǎng)工作，使觀測系統(tǒng)處于良好的工作狀態(tài)。每年需測定1次雷達(dá)最低工作仰角。應(yīng)在固定月份晴天狀況下，用經(jīng)緯儀和L波段雷達(dá)進(jìn)行方位、仰角的對(duì)比觀測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

2 特殊天氣應(yīng)對(duì)措施

高空氣象探測過程中，特殊天氣的發(fā)生對(duì)探測質(zhì)量造成明顯不利影響，制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施極為重要。這里的特殊天氣主要指強(qiáng)降水、雷暴、大風(fēng)(14m/s以上)、臺(tái)風(fēng)、沙塵暴、濃霧等[1]。在臺(tái)站的日常管理中，應(yīng)有針對(duì)特殊天氣的應(yīng)急措施，提前做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，使特殊天氣對(duì)觀測質(zhì)量的影響降到最低?，F(xiàn)以常見的強(qiáng)降水天氣、大風(fēng)、視程障礙現(xiàn)象為例, 列舉避免影響質(zhì)量的應(yīng)對(duì)措施。

2.1 強(qiáng)降水天氣

當(dāng)探測過程前視區(qū)范圍內(nèi)將出現(xiàn)或已出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣，要適當(dāng)增加氣球的凈舉力，使氣球攜帶的探空設(shè)備能夠快速穿過降水云層；需要觀察降水強(qiáng)度的變化，避開雨強(qiáng)最大時(shí)段，抓住雨勢減小的時(shí)機(jī)進(jìn)行氣球施放，防止發(fā)生下沉氣流影響探測過程，避免出現(xiàn)下沉記錄或重放球。

若遇中空強(qiáng)風(fēng)暴使氣球被下沉氣流壓下時(shí)，需密切觀察氣壓數(shù)據(jù)變化速度，數(shù)據(jù)接收正常時(shí)等待其上升，下沉記錄后期進(jìn)行處理，期間做好重放球的各種準(zhǔn)備工作，值得注意的是，只有當(dāng)信號(hào)突失或數(shù)據(jù)接收異常發(fā)生5min以上，判定設(shè)備損壞時(shí)才需重新探測。

2015-05-18T01∶00記錄是下沉氣流導(dǎo)致儀器信號(hào)突失，造成重新探測的典型事例,若適當(dāng)推遲觀測時(shí)間，則可避免此次事件發(fā)生。

2.2 大風(fēng)天氣

大風(fēng)天氣是造成重、遲放球的重要影響因素，因此做好大風(fēng)放球準(zhǔn)備工作十分重要。王江[2]指出烏魯木齊的最大風(fēng)出現(xiàn)在春季和冬季，占大風(fēng)總次數(shù)60%以上，最大風(fēng)速的最多風(fēng)向以SE、SSE、ESE居多。這種風(fēng)向下，烏魯木齊站應(yīng)選擇第3放球點(diǎn)(西北方向)，但因場地受限，該點(diǎn)在風(fēng)速>14m/s時(shí)氣球不易施放，發(fā)生重、遲放球等影響探測質(zhì)量問題多出現(xiàn)在這種情況下。

為了減少大風(fēng)天放球?qū)μ娇召|(zhì)量的影響，值班員在預(yù)判放球前風(fēng)速將超過5～6m/s，除了增加輔助放球人員外，需果斷使用放線器。此時(shí)放球時(shí)機(jī)的選擇和放線器的使用技巧直接決定氣球施放成功與否。使用放線器時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查各部分連接線繩是否牢固可靠，繞線板有無損壞等異常情況。臨近放球前，由輔助人員在室外觀察風(fēng)速變化，放球人員在灌球室內(nèi)聽從輔助人員的指揮，把握風(fēng)速減小的間隙，沖出室外后順著風(fēng)向跑動(dòng)，隨著氣球角度不斷升高，2只手順勢將氣球和探空儀向上方送出[3]。

2014-04-03T19∶00記錄就是探測過程中放線器與探空儀間的線繩未連接牢固而斷開，出現(xiàn)氣球飛升，儀器墜落損壞，造成遲放的典型事例。

2.3 視程障礙天氣

大霧及沙塵暴等影響探測視野時(shí)，應(yīng)注意在施放前使用雷達(dá)對(duì)準(zhǔn)儀器，尤其是能見度極低的情況下，可以在探空儀下端約50cm處加放電子燈籠，以便在放球時(shí)判斷雷達(dá)是否正常跟蹤，防止放球初始狀態(tài)發(fā)生雷達(dá)跟蹤異常，即旁瓣(假定向)。旁瓣具有以下特征：高差緩慢變大，軟件高差指示燈一直報(bào)警；增益突增，增益由100dB左右增至150～160dB；探測信號(hào)逐漸減弱，雷達(dá)的探測距離明顯縮短，威力大幅下降。觀測過程中發(fā)現(xiàn)以上情況之一，應(yīng)快速反應(yīng)，力求在最短時(shí)間內(nèi)(2min)處理完畢，使雷達(dá)跟蹤恢復(fù)正常。假定向的處理方法不做贅述。

3 提高探測能力及規(guī)范工作流程

隨著高空氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化的不斷推進(jìn)，自動(dòng)化程度越來越高，對(duì)人員及素質(zhì)要求隨之變高，為了適應(yīng)這種變化，業(yè)務(wù)人員必須不斷提高自身素質(zhì)。臺(tái)站還需對(duì)各項(xiàng)相關(guān)工作制定規(guī)范化流程，從提高探測高度、觀測技術(shù)、規(guī)范記錄處理流程入手，對(duì)高空觀測進(jìn)行質(zhì)量控制。

3.1 提高探測高度

提高高空觀測施放高度是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，影響探測高度的因素主要有氣球的儲(chǔ)存充灌、凈舉力的調(diào)整、天氣狀況、儀器設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況等諸多影響因素，臺(tái)站需根據(jù)歷年的數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理分析，總結(jié)出一套適合本地的凈舉力控制方案，以期提高探測高度。烏魯木齊站的主要舉措有：注重球皮的儲(chǔ)存保養(yǎng)氣球；晴天適量減少凈舉力；嚴(yán)格執(zhí)行充灌規(guī)程，控制充灌時(shí)間及捆扎時(shí)延長球嘴長度；寒冷季節(jié)使用株洲廠氣球。

3.2 提高觀測人員技術(shù)

臺(tái)站應(yīng)建立健全相應(yīng)的管理制度體系，從而提高觀測人員的整體素質(zhì)和水平。要求業(yè)務(wù)人員熟練掌握基礎(chǔ)理論和觀測方法，不斷學(xué)習(xí)更新知識(shí)儲(chǔ)備，掌握新的觀測技術(shù)要求，重點(diǎn)是提高應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力，積累應(yīng)急處置經(jīng)驗(yàn)，為高空觀測質(zhì)量控制奠定基礎(chǔ)。

3.3 觀測記錄處理規(guī)范化

由于觀測記錄在處理方法上因人而異，為了更好地進(jìn)行觀測質(zhì)量控制，規(guī)范觀測數(shù)據(jù)的處理方法是必要的，臺(tái)站應(yīng)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理流程。業(yè)務(wù)值班員在日常工作中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理流程，做好記錄的初審工作，取全第一手資料，按時(shí)上報(bào)各類報(bào)表。臺(tái)站預(yù)審員應(yīng)特別關(guān)注特殊情況的數(shù)據(jù)處理，尤其是因降水、大風(fēng)天氣等導(dǎo)致的下沉記錄、斜距錯(cuò)誤或異常、儀器變性、信號(hào)突失及缺測等記錄。

4 結(jié)語

高空氣象探測是一個(gè)系統(tǒng)的操作過程。在實(shí)際操作中，從放球前的準(zhǔn)備、預(yù)判工作到嚴(yán)密監(jiān)視觀測過程，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)如何正確操作處理等，都對(duì)觀測人員的技術(shù)水平提出了非常高的要求。因此，控制高空氣象觀測質(zhì)量，應(yīng)從設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行、探測高度的提高、記錄的規(guī)范化處理、特殊天氣及緊急情況的應(yīng)急處理、建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理流程等方面入手，避免和減少重、遲放球及丟球現(xiàn)象的發(fā)生，其中保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行率、提高氣球施放成功率和高度是高空觀測人員今后努力的方向。