探析高空气象探测与天气变化规律

郭磊 连志勇 孙建楠

摘要：随着社会的不断发展，我国气象观测业务逐渐由人工观测向自动化观测方向发展。高空气象探测业务作为综合气象观测工作的重要构成部分，其观测的大致内容是自地面到30000米高度之间的不同高度层的湿度、温度、風速、风向、气压等气象数据，探测数据资料的准确性不仅取决于探测仪器，而且也受各类天气状况的较大影响。基于此，本文主要根据高空气象探测实际，重点对高空气象探测与天气之间的关系进行研究，找出变化规律，以供相关人士参考。

关键词 ：高空气象探测 ;天气变化;规律

引言

随着全球气候日趋变暖，各类气象灾害发生概率愈来愈高。我国地域广阔，地形地貌复杂多样，各类气象灾害出现频率大，且危害性较强，是全球受气象灾害影响最大的国家之一，每年都会因灾害性天气对国家和群众生命财产的安全构成严重威胁。而在灾害性天气预测以及预警方面，高空气象探测业务所发挥的的优势十分显著。高空气象探测业务作为气象探测业务的重要组成部分，高空探测资料具备其他气象资料独一无二的作用。近年来我国气象在探测技术方面的不断优化增强，高空探测站也愈来愈多，我国目前已逐渐构建了比较全面的高空气象观测网络，旨在获取系统全面的气象探测资料。而高空气象探测质量的高低不仅取决于探测仪器，而且也受各类天气状况的较大影响。因此，本文主要根据高空气象探测实际，重点对高空气象探测与天气变化规律进行探究，期望掌握其中的关联性，为提高高空气象探测质量提供重要指导。

1.放球高度与天气的关系

天气情况会直接影响到气球释放高度。在晴天释放气球时，气球一般不会受阻，而是处于平稳上升状态，其上升速度通常可以达到400米左右，探测高度可达28至35公里，探测资料也比较系统全面。由此可知，在晴天对探测高度并无不利影响，这意味着探测上空主要受单一暖气团所影响，大部分单个加热组表示晴天，而极少部分单个加热组则受冷锋的作用。当出现降水天气的时候，气球会受到降水天气的阻碍，保护气球的滑石粉其往往会被雨水冲走，雨水会使球皮的表面变质。气球升起后，会遭受冰晶、冰粒的影响，导致气球特别容易爆炸，进而使平均测风高度低于晴天的高度。强对流天气（冰雹、雷暴等）时，为了避免强对流天气影响，气球充气的空气量比晴天时增加20%-30%，气球充气太多，在气球上升空中之后的爆炸速度也加快，气球高度通常不高于50-70hPa，高度较低;而稳定的中云下雨天气高度一般为30hPa。在寒冷的冬春季，经常会出现毛毛雨或者小雪。如果气球升空过程中天气仍然是低层静止锋云，那么在这种情况下产生的小雪或雨水不会影响气球的正常升空和使用寿命，气球高度有所增加。如果云层变厚并且天空出现干扰，则释放气球后，其上升高度会有一些变化，在阴天碰上这类现象意味着即将出现降雪。

2.气球升空速度与天气的关系

由于氢气密度比空气密度要小，所以气球才能够升空。当气球中充满适量的氢气时，空气密度会对气球产生直接影响，气球会开始升空。一般而言下，伴随着高度的升高，空气密度会逐渐减小，并且放球高度和空气密度之间存在负相关性。

2.1在晴朗或多云的天气中气球上升速度

在气球上升期间，气球最初为高速上升的趋势。数据采集器反映气球的上升速度不断变慢，气球升空速度总体上呈快至慢的变化态势，这意味着在深层高压下沉气流的作用下，结合气象状况，基本上能够预估未来属于晴天。此外，如果气球从缓慢上升到快速上升，则表明在高空存在冷平流作用，未来天气从晴天转变成为阴天或者雨天。在晴好天气条件，若中下层气球的上升速度不断增加，意味着该区域有上升气流分布，该数据表明最近几天将发生大雨或雷暴天气。

2.2降雨密度与气球上升速度之间的关系

除了大气对流的影响外，降雨天气期间探空气球上升高度还与降雨密度之间有一定的关联性。若降雨密度特别大，通常有下沉气流存在。与此同时，雨滴的下落还伴有阻力，从而减缓了探空气球的上升速度，即使在气球上升期间下沉，当气球穿过厚厚的云层时，也会有一层水附着在气球上。若探空气球上升至零℃层时，气球表面将冻结，并且气球的上升速度将放缓。假如气球表面的冰层逐渐融化，雪花会附着在表面上，气球的上升速度在这种天气条件下是复杂多变的，阴雨天气探空气球的上升速度不能用作预测指标。

3.特性层与天气

特性层的气体层结构往往十分复杂。因为不同空气团性质的影响以及大气中存在各种干扰，因而特性层在气象观测中被视作天气恶化的征兆。

3.1  600hpa 以下的特点

在600hpa以下区域分布着逆温层，这对于高湿有效位能的累积十分有益，若低层的温度上升超过对流层的温度，有冷锋等入侵的时候，热力上升将逆温层冲破，从而引起不同程度的温差。这样会导致温度急剧降低，引起高湿有效位能持续释放，进而推动强对流天气的出现，在这样的气候情况下，极易发生强降于天气亦或者冰雹天气。

3.2 600hpa 以上的特点

中高层具备很强的逆温特性，可以增加气层稳定度，不具备对流性天气形成的条件，低层的热力抬升会促使逆温层被冲破，再加上云层仅仅可以逆温层下分布，因而没有强降水出现，在中层分布着较强的下沉逆温，意味着气势受高压系统控制，那么预示着未来几天为晴朗天气。

4.高空测风与天气变化的关系

高空测风能够借助于测风图亦或者雷达测风来对气流的变化作出判断，气球随着高度的变化变为暖平流，然后逆转变成冷对流。如果某一层风伴随着高度持续增加，则意味着高层大气是不稳定的。如果气球伴随着中低层出现逆转，但是高层顺转，那么意味着中层大气不稳定。 假如低层辐合低于高层辐散，低层湿层不断增厚，那么促使中尺度系统不断发生发展，进而形成强对流天气。在阴天和雨天，气球释放之后，会伴随着高度呈先逆后顺的趋势，这意味着会出现持续阴雨天气。

5.结语

总之，高空气象探测作为综合气象观测系统的重要组成部分之一，在天气预报、气候预测预报以及气候变化研究等方面发挥着十分重要的作用。本文通过分析高空气象探测和天气变化之间的相关性，得出天气变化规律，了解到高空气象探测和天气变化之间具体有紧密联系。在高空气象探测中，探测人员应及时对其规律进行分析总结，促进高空气象探测的顺利开展，进一步提升高空气象探测质量，为地方制定科学有效防灾减灾决策提供重要资料指导。

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作者简介：郭磊（1975-），男，汉族，山东省淄博市人，本科学历，工程师，从事高空气象工作。