高空观测中规避重放球的方法分析

高空观测中规避重放球的方法分析

李维能1，李世园2，赵京津1，泽旺宽卓1

（1.红原县气象局 红原 624400；2.复旦大学 上海 200438；）

摘要：准确的天气预报在地方的防灾减灾中发挥着重要作用，而高空观测资料是气象预报中不可缺少的数据资料，精准、高时效的高空观测资料能为预报产品的制作提供多高度不同时次或连续时间序列的气象要素数据。为提高资料的准确性和实效性，本文将红原县气象局近10年的高空观测历史记录资料进行统计分类，对能够影响资料准确性和时效性的重放球进行了分析，并归纳总结出重放球的原因及规避重放球的解决办法，从而提高资料的时效性和准确性。

关键词：高空观测资料；天气预报制作；时效性；重放球

引言

目前我国基层台站用探空球携带探测仪器的办法仍是高空观测的主要手段，红原国家基本气候观测站主要是使用新型L波段雷达对施放750g探空气球携带探测仪器进行观测。高海拔特殊情况使红原高空观测资料质量指标不是很理想，其中对于影响资料时效性的重放球情况、原因的处理及解决方法、对策等方面研究较少，为了能提高观测资料的质量，本文根据红原站的实际情况特对影响高空观测质量的重放球处理方面进行总结分析，其结论供观测技术人员扩相关人员参考。

1 原始资料收集

依据高空观测规范[4]：“常规定时高空气象探测时次的可用数据未达500毫巴或10分钟，应重放球；且在500毫巴或10分钟内，测风分钟数据连续失测大于5分钟（2-4分钟补放小球，若无法补放小球则应重放球），也应在放球的规定时限内重放球”。重放球不仅会导致获得的气象资料失去时间和空间上的客观性，严重影响预报预测，而且对人力和物力造成较大的浪费，因此应尽量避免重放球。2012-2021的重放球统计如图1所示：

图1 2012-2021重放球统计

从图2近十年的重放球原因统计资料来看，在总共94次重放球中大致分为5大类：业务技术类、仪器故障类、特殊天气类、维护维修类和人为原因类，其中业务技术类包括旁瓣、过顶丢球和过程丢球，仪器故障类包括仪器感应元件变性和10分钟内信号突失，特殊天气类包括球入cb云、雷电、大风和下沉，维护维修类包括雷达故障和计算机故障，人为原因有不合格仪器和仪器号码不一致。各类原因的占比如图3所示：

图2 2012-2021重放球原因                  图3 重放球原因占比  

2 分析重放球的原因

从2012-2021的重放球统计来看，造成重放球的原因主要是因为业务技术水平不过硬引起的，其次是仪器质量原因和设备维护维修方面，客观原因特殊天气也有不小的影响。

在业务技术范畴内造成重放球现象，以丢球原因最为严重，其中包括过顶丢球、过程丢球、旁瓣等。仪器质量造成重放球主要是由仪器变性和十分钟内突失引起的，设备维护维修主要是雷达故障造成了重放球，特殊天气主要有雷电、大风、暴雨等导致了重放球。人为方面则是准备工作不充分、处理问题不及时等原因导致重放球。

3 研究解决方法及对策

过顶丢球一般发生在刚放球不久后的低空，究其原因主要是因为雷达的波辦宽度窄、放球场地受限、对近地面风预判不准等原因造成。红原探空过顶丢球主要是因为没有根据地面风向选择好放球位置，导致雷达天线上限位造成。L波段雷达的仰角限制为-6～92度之间，当仰角高于92度时，天线不能翻转180度跟踪，同时受方位转速的限制，如果处理不当、不及时，很容易造成过顶丢球。

为了避免过顶丢球现象发生，放球前注意观察接收机增益、频率，主班人员要观察好地面风向指挥放球人员注意放球位置，不要让雷达处于地面风的正下风方。放球前调整好摄像头位置，绝对不允许摄像头里看不到气球就放球。如果仰角达到91-92度后方位出现卡顿跟不上，此时应立即把天控打为手动状态，仰角摇到87度左右，方位在记下度数（仰角89度时的方位角）的基础上加180迅速摇到指定位置，立马把天控打为自动状态。

过程丢球是在记录接收的过程中因为意外原因仪器偏离中心，仰角方位数据异常，同时探空数据也会乱跳，自动跟踪不正常的现象。如果没有及时发现或处理不当，会造成数据短时段不可用，甚至提前终止记录等，发生在10分钟内就可能造成重放球。对我们资料的完整性、可用率以及高度等造成严重影响。

为了避免出现过程丢球，首先要随时注意数据变化，特别每分钟50秒时要观察仰角、方位和斜距数据是否正常，避免因干扰等原因出现数据乱跑；其次在准备仪器时检查各项指标性能，保证仪器没问题；还有电池要按照要求泡、赋能要做够，保证电池电压稳定。

旁瓣抓球多发生在低空或高仰角观测的情况下，因为在低空和高仰角时雷达测风信号不太稳定、幅度波动较大，特别是在大雾、阴雨、下雪、风沙等能见度较低的复杂天气时，球放出去就看不到，如果不注意就可能出现旁瓣抓球。判断是否旁瓣抓球通常采用高度对比法，探空高度和测风高度若相差较大可怀疑，因为在低空两者差距是很小的。还可以根据增益来判断，红原站低空时增益正常在50-60，如果偏大很多可怀疑。本站记录对比法也是一种常用的方式。地面风较小或静风时，尽量远一些放球，风大时一定要在下风方放球尽可能的避免旁瓣抓球。

雷达故障造成重放球的次数虽然比较少，但雷达如果出问题那一切工作都无法开展。所以平时做好维护，保证雷达正常运行显得尤为重要。

近10年红原探空数据统计中因仪器变性而造成重放球的现象不太多，要避免这种现象，在准备仪器时要仔细检查。对外观检查、仪器合格指标等，施放性能良好的仪器是保证资料准确和少发生意外的前提。

由于特殊天气造成重放球的情况不少，我们只有根据具体情况灵活应对。比如风特别大时可以等一等，选择风速变小的间隙或延迟时间风速变小一些后再放。雷电交加的天气，最好推迟放球，以免遭雷击造成重放球。总之当遇到特殊天气时，要根据实际情况灵活掌握，尽量避免重放球等现象发生。

4 总 结

避免重放球需要注意各方面因素，首先从客观来说，要保证雷达、计算机等设备运行正常，平时一定要做好检查维护。特殊天气时要根据实际情况避免意外发生，应有针对特殊天气的应急措施，提前做好相关准备工作，使特殊天气造成重放球的影响降到最低。

从主观来说准备仪器、处理特殊情况显得更加重要。准备仪器要仔细检查各项指标性能，保证仪器没问题。电池要按照要求泡、赋能要做够，保证电池电压稳定。重点要注意丢球现象，绝大多数重放球是因为丢球造成的。通过大量记录统计发现，随时注意数据变化很关键，放球后值班人员要随时关注仰角、方位、斜距及雷达状态的变化情况，出现异常要第一时间及时处理，保证资料准确完整。

总之规避重放球，在做好硬件准备的同时要不断提高业务技能，熟练掌握各种特殊问题的操作方法，灵活应对各种突发情况。值班时及时发现并处理问题，不断总结经验，提高应对特殊情况的能力，才可能从根本上避免重放球现象发生。

参考文献：

[1] 中国气象局监测网络司.L波段（1型）高空气象探测系统业务操作手册 M.北京:气象出版社.2005

[2] 黄祖辉、陈丽红、赵友欣.浅谈造成探空重放球的原因及应对措施J.江西气象科技.2004.27

[3] 李昌明.高空观测气象观测过程中特殊问题及处理对策 科技研究 2019.4

[4] 中国气象局. 常规高空气象观测业务规范.2010年5月

第一作者简介：李维能 男 1973 四川省红原县气象局 高级工程师 主要从事综合气象业务工作

作者简介；李维能（1973.09），男，汉，四川成都人，大专，高级工程师，主要从事气象综合业务工作。