L波段雷达探测气球丢球的原因及对策

屠江敏

(洪家国家基准气候站,浙江椒江318015)

0 引 言

使用L波段雷达探测气球引起丢球的现象,在全国各高空站普遍存在。经统计,洪家站从使用L波段雷达以来的5 a时间中,因各种原因引起的低空丢球造成测风数据失测有45次(见表1)。其中又以低空气球过顶丢球失测为主,与701雷达相比成倍增加,从而使测风记录不完整,造成探测数据缺失,成为本站高空业务质量不稳定的主要原因。

表1 L波段雷达探测丢球原因 次数

1 造成L波段雷达探测气球丢球的原因

1.1 气球过顶丢球失测,这是最常见的。与701雷达相比,L波段雷达的精密度提高,波瓣相对较窄,在不能自动稳定跟踪时,手动跟踪抓球较困难。当仰角升高气球过顶,方位变化极快的情况下,L波段雷达难以自动稳定跟踪,引起测风数据失测,占全部丢球失测的67%左右(见表 1)。

1.2 操作失误也占一定比例,主要是值班人员操作不熟练及主副班之间配合失误引起,约占7%。

1.3 大风、大雾等恶劣天气引起,约占4%。

1.4 雷达故障,如仰角,方位失灵、卡位、跳频等,约占18%。

1.5 其它情形,包括计算机、电池电压、停电等原因引起约占4%,且以高空为主。

综合以上各点,L波段雷达探测气球丢球造成测风数据失测的原因有多种多样,既有客观原因造成的,但主要还是主观原因造成的。所以要解决L波段雷达丢球引起的测风数据缺失测,除了从客观上找原因外,更要在主观上去努力,不断学习、总结经验,找出适合本站的方法,才能有效减少丢球导致的测风数据缺失测,保证高空资料的完整性、准确性、及时性,使探测质量稳定提高。

2 减少L波段雷达因丢球引起测风数据失测的措施

经本站业务人员多年摸索,并在平时工作中加以实践,应做好以下几点。

2.1 业务人员要有良好的敬业精神,较强的责任心,热爱本职工作,是做好一切工作的前提,值班时不做与工作无关之事,集中精力,杜绝人为原因引起的缺失测。

2.2 加强业务学习,L波段雷达在各探空站使用时间并不长久,对其熟练需要一个过程,要多查阅历史资料,对本站环境及一年四季的低空风向变化做到心中有数,特别是低空风切变较多月份的风向风速。多练习手动跟踪抓球,特别是恶劣天气下的手动盲抓跟踪方法,做到心中有数,临乱不惊。

2.3 做好班前准备工作。在班前要认真检查雷达、探空仪工作状态,检查摄像机,调整雷达频率、增益,检查探空仪测距回波“凹口”、“天控”自动跟踪状态等。

2.4 施放气球前,再一次检查雷达接收机频率、增益,探空仪测距回波“凹口”、“天控”自动跟踪状态;雷达天线是否对准探空仪所在位置;接收机增益手/自动必须置于自动状态;“天控”手/自动置于自动,距离按钮置于自动。并根据近地面风向风速确定放球点,确保起始时自动抓球成功,尽可能避免气球低空过顶。

2.5 气球施放后,副班应跑到雷达天线处,观测雷达天线是否自动跟踪气球,若发现雷达天线跟踪不正确,立即指挥主班手动抓球,主班应迅速将“天控”转为手动,根据指挥,转动雷达天线追踪气球待确定雷达天线对准探空仪后,将“天控”手/自动开关置为自动,使雷达自动跟踪探空仪目标信号,并点击扇扫按钮,以确定自动跟踪目标的正确。值班过程中微机操作人员应随时注意雷达工作状态、报警灯状态、雷达故障报警、回波“凹口”跟踪情况,高度与气压高度差值及测风数据变化规律。若遇有反常情况,应查找原因,并及时解决。

2.6 遇恶劣天气及气球过顶时的抓球,近地面气球过顶,由副班在施放气球后跑到雷达天线下指挥主班进行手动跟踪抓球,如遇大雾、雨天、大风等恶劣天气或高空过顶而无法指挥抓球,这时就要进行盲抓,其步骤一般为：

2.6.1 抓球前应根据地面风向、风速对气球升空后的大致方位、仰角及气球过顶的运行轨迹有个初步判断,做到心中有数。当气球升空后推动内控盒上的天线操纵杆,使雷达天线对准探空仪。这时示波器上的4根亮线两两对齐,测距回波“凹口”清晰,高度与气压高度差值正常。增益在40左右,再将“天控”手/自动置于自动,使雷达天线自动稳定跟踪探空仪信号。

2.6.2 如遇气球过顶,当气球升至仰角90°附近(L波段雷达仰角限制为-6°～92°之间),不要超过90°,应将“天控”手/自动置为手动状态,否则雷达容易卡位,记下自动跟踪时的斜距、气压高度差、增益大小。确定气球过顶方向,扳动内控盒上的操纵杆使雷达天线对准探空仪,这时跟踪应以方位为主兼顾仰角,并使4条亮线始终处于同一水平。待仰角降至90°以下,确定气球完全过顶后将“天控”手/自动置为自动跟踪。再将增益、气压高度差与过顶前的增益,气压高度差进行比较,若两者接近,可确定雷达天线已对准探空仪,雷达就能稳定跟踪探空仪信号。若是旁瓣抓球,雷达的探测距离大大缩短且仰角误差较大,雷达测高与气压反算高度相差较大,接收控制界面上的警示灯会不停地闪烁。增益也与过顶前相差较大。如是旁瓣抓球,可点击接收控制界面扇扫搜索按钮,天线会按预定的程序进行搜索,如果是旁瓣通过搜索后天线会自动回到主瓣上,若仍回到原来位置,接收控制界面上的警示灯仍不停闪烁,则应查找原因。若确定旁瓣,重回手动抓球,直至雷达天线自动跟踪探空仪目标信号。过顶抓球时,有时探空信号会出现乱码,应将乱码删除后再进行气压高度差比较以减少误差。

3 结 语

只要做好以上各点,就能有效减少探测气球丢球,不仅探测质量能得到有效保障,也节约大量探测器材。但各台站情况千差万别,要根据本站实际,总结一套适合本站的操作方法,才能使探测质量稳定和提高。

[1] 中国气象局.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,2001.

[2] 华行祥.小场地恶劣天气探空球施放技术[J].气象,2005(4)：89.