研究分析高空观测球炸后的探空记录可用性

郝文强+朱宇

摘要：高空气象观测站，实际采集的球炸后，探空设备下降的时候，能够对感应信息实行具体分析。这时，可发现探空仪上升、下降气压层温度差，主要因为摩擦增温、滞后误差、设备故障、温度因素等所构成。为此，应对采集下降资料，仪器下降发生摩擦增温误差和滞后误差测算方法的分析，以便明确球炸后探空仪下降四周环境气象信息的方向，进而为日后高空观测球炸、降落伞使用情况提供有利的参照。

关键词：高空观测球炸后；探空记录；可用性

携带探空仪器升空的气球球炸后，探空界一般会采取终止观测处理。然后，发报球炸前的记录。59型的探空仪器为双金属片和空盒、肠衣，对温度、气压和湿度等实行测量[1]。经机械性变的表征环境气象，因数据的采样较好，会产生较大的滞后误差，大部分探空仪球炸后均不能够准确的接受四周的大气气象变化。然而，GTS1型数字探空设备，球炸后能够继续工作，不受到障碍物遮挡，所发出的信号，即可被雷达接受、处理。

一、下降记录的研究

高空观测站的周围均会出现一些障碍物，为信号的仰角主要为3°～4°停止。所以，两份记录下降的时间仅能够观测到600hPa、700hPa。以实际的情况来看，不被遮挡仪器的信号均不会发生异常。下降记录的分析能够看出，球炸后，>1000hPa的记录温度升高，<100hPa的记录和上升记录比较相近，进而易于导致设备上升、下井的时候，温度差通过分析会构成摩擦增温、设备故障、时间及空间变化等情况。仪器故障为偶发性，所以不需要进行考虑。若可明确摩擦增温情况和滞后的误差规律，即可获得温度空间变化的信息、时间变化的信息。因为低层资料的缺失，使得全部压面的高度也会出现压低的情况[2]。相对湿度因为空间分布变化较大，设备升空、下降中无较大的差异，然而经一些情况能够看出，湿度层相对稳定，且能够合理的风不再一定范围，且湿度仪器相对可靠、安全。经气压线能够看出，第77分左右的球炸，会随着仪器而发生降落情况。这时，气压就会增加，温度曲线、湿度曲线、球炸点上下图形曲线对称性较佳，如湿度线。仪器经3000m高空下降，直至地面，时间在10min左右，平均下降的速度为每秒40s。每次下降的时候，速度存在一定的差异，探空设备的重量基本相同，然而球炸的方式有一定的不同。总结得出，接近地面更慢，向下的空气密度就会更大。

二、获取相关资料的分析

经积累、分析能够观察到，日常所提炼的工作中，实行修订、记录非常必要。因为设备下降的过程，易于产生摩擦增温和滞后误差、时间、空间等改变情况。为此，相关工作人员需经技术分析，做好摩擦增温、滞后误差的工作，以便获得准确的温度空间变化、时间变化的信息。

1、摩擦增温探空记录的可用性

球炸下降时，相关的感应元件易于发生摩擦增温的情况。球炸瞬间的温度会升高，进而构成舌状温度特性的曲线，将其作为球炸的标志。通过下降的记录能够观察到，摩擦增温不同高度，10hPa左右的高空能够达到≥5°C。图形截取探空软件的处理界面，横坐标分别表示：温度和湿度、气压；纵坐标代表时间。

（1）球炸区域四周温度变化较小区域的摩擦增温规律

高空一般多会出现一定厚度温度不变的区域，也可能为边度较小的区域。仪器下降经过上述的区域时，区域的厚度较厚，底部滞后误差可不进行考虑。针对性的对球炸四周的区域实行观察、记录，并不考虑环境温度空间、时间的改变。所以，设备上升、下降的时候，这一区域的底部温度差，即为摩擦增温的误差。因为降速、环境的差异，促使不同摩擦增温的误差也有较大的不同。实行一定数量资料分析的时候，应准确的计算出不同气压和降速条件下，摩擦增温的误差规律。

（2）其他区域误差的分析要点

其他区域对于流层顶下部的温度无显著改变，和流层顶下相比，产生的温度变化并不大，但还是存在一定的变化。部分季节全过程探空球飞行的距离较近，在部分时段上升、下降能够重合。气球飞行区域能够满足上述的条件，可消除温度之后的误差、温度空间改变。大气垂直进行分布存在一定的规律，仪器下降摩擦增温具有一定的物理原理。经统计测算能够得出，部分下降的速度、部分空气密度的情况，可合理的计算出摩擦增温的规律。

2、滞后误差的测算要点

摩擦增温影响仪器下降中的温度，需高于相同高度上升中的温度。而实际记录的时候，会产生相反的状况。滞后误差，为相关人员日常工作中需要考虑的，仪器升空、下降时，滞后的误差并不属于常数，正、负的可能性均为50%，也可能出现0的可能，这和仪器运动的速度、环境、温度等因素均有一定的联系。可采取逆温、温度转折点的方式，测算出滞后的误差。上升过程，明确对称逆温点层，取上、下对称温度的相同点，获得两点的气压、温度。因为温度变化呈相反，这也是使得滞后误差呈相反的主要原因。

3、降落伞下降速度的完善要点

摩擦增温、滞后误差，均和探空仪器下降有关。若仪器下降的速度降低，能够控制上述情况的发生。采取尺寸为0.4×0.5m的塑料纸，制作成降落伞，球炸时的气压为9.3hPa、8.9hPa，降速显著[3]。球炸点四周的摩擦增溫分别为：1.7°C、1.5°C，摩擦增温情况得以显著缓解。与此同时，增加降落伞的方式，加强高空风的观测力度，可防止球飘的距离过远，或是在控制停留的时间过长，对下行的高空站观测、航空飞行情况构成不良影响。

总结：球炸后的资料，可利用气象资源，鉴于气球飞行的距离>10km。所以，部分地区的高空观测站布设不可再实行加密处理。球炸后，可实行站间的空缺区域作为参考。实际上升、下降的时候，比较重合能够对空中的气象时间改变、一定距离同期空间变化实行分析。建议台站球炸后加强观测，指导信号完全消除位置。部分沿海站台、边远台，均可设置降落伞，以便为日后的气象分析，提供更加丰富、准确的参照。

参考文献

[1]陈存根，许霞，马艳秋等.高空观测球炸后的探空记录可用性分析[J].气象科技，2015，43（3）：410—416.

[2]赵毅勇，张素琴，戴玉芝等.全程探空记录数据分析[J].内蒙古气象，2015（6）：30—32.

[3]闵昌红.贵阳L波段气象雷达小风条件下探空球施放技术的探讨[J].科技风，2016（3）：26—27.