制约高空气象探测高度的因素及对策研究

李艳 锡林浩特国家气候观象台

高空气象探测是气象观测的重要组成部分，为天气预报、气候分析、科学研究等提供重要依据。高空气象探测中探测高度对于探测高空气象资料的系统性和完整性至关重要。近几年来，锡林浩特国家气候观象台探测高度比全区平均探测高度低：2018年至2020年锡林浩特国家气候观象台探空和测风平均高度分别为：28995米和27922米、29229米 和28067米 及27971米 和26883米。特别是2020年，由于各种因素影响探空平均高度在20000米以下16次，占全年施放次数的2.2%，在26000米以下93次，占12.7%，这种状况对高空气象资料系统性和完整性必然造成不良影响。以下对锡林浩特国家气候观象台探测高度的构成以及影响因素进行分析，并提出如何避免较低高度的出现，提高探测高度的一些方法和措施。

一、探测高度资料统计和方法

锡林浩特国家气候观象台2020年全年施放探空气球730次，探空平均高度27971米。测风平均高度26883米。根据影响探空高度出现的各种情况。而分别根据阴晴天气、降水天气、气球质量、控空仪质量、雷达故障等因素分别统计出的数据。统计方法：晴（阴）天气的探测平均高度指在晴（阴）天气时施放气球探空球炸高度在26千米或以上的高度的平均值：降水天气的探测平均高度指在降水天气施放气球至球炸的高度平均值；气球质量影响的高度指在晴（阴）天气施放气球探空球炸高度小于26千米的高度平均值：探空仪质量影响的高度指探测终止原因为：仪器故障、信号突失等的探测高度平均值；雷达故障探测高度是因雷达出现故障而终止探测所得高度。

二、制约高空气象探测高度的因素及应对措施

（一）晴（阴）天气

根据数据，在晴（阴）天气施放气球，探空平均高度达到29126米、测风平均高度27964米，占全年施放次数84.4%。据此，探测的高度最理想，探测的高空气象资料是系统的和完整的，晴（阴）天气对探测高度没有负面影响。

（二）降水天气

降水天气施放气球所探测的探空平均高度24851米、测风平均高度23826米，占全年施放次数4.8%，降水天气探空平均高度和测风平均高度比晴（阴）天气的高度降低4275米和4138米。造成降水天气高度低的原因一是气球受到雨水冲刷，球皮表面有损伤、被雨淋湿的球皮延伸性变差。气球容易炸；二是在降水天气给气球的充气量大，是晴（阴）天的1.2–1.3倍，气球膨胀过快，球炸也就快。由于高空探测在规定时间进行，在施放球时遇到降水天气是难以避免的，尤其是在每年汛期，在降水天气特别是暴雨、雷暴、闪电等恶劣天气放球，很容易发生重放球、探空信号变性、信号突失、探测高度较低等现象。为避免这些现象的发生，应采取以下措施：第一给气球充适量的氢气，确保气球过500hpa，避免重放球，并且尽量提高探测高度，获得更多资料；第二适当推迟放球时间，选择在暴雨、雷暴、闪电停止或减弱时将球放出，防止上述现象发生；第三充灌好的气球应放置在室内，不要被雨淋，到了放球时间拿出来就立即施放。

（三）气球质量

在晴（阴）天气施放气球时，气球质量影响探空平均高度24265米、测风平均高度为23230米，占全年施放次数9.7%，比晴（阴）天气的高度降低4861米和4734米。这主要是由质量问题气球引起的，根据“气象气球质量问题统记表”填表说明，质量问题气球是指：750克气球施放探空球炸高度小于26千米的气球。探空员在无法改变气球质量的情况下，对气球的妥善保管、正确使用是提高探测高度的关键。气球应储存在通风良好，避免阳光直谢，室内温度0-30摄氏度，相对湿度在70%以下的仓库内，放置在离地面20厘米的架子上，每三个月将整箱气球反转一次放置。使用气球时，应抖干净球内滑石粉，避免锋利物碰刮气球。在给气球充气过程，应检查气球是否有穿孔，检查方法是：当气球充气到完全胀满时，暂停充气。将耳朵贴近气球围绕气球边走边仔细听，若气球有穿孔就会漏气并发出“吱吱”响声，发现气球有穿孔应停止使用。此外，给气球充气量要适宜，防止过量充气导致气球快炸的现象发生。

（四）雷达故障

因雷达故障而影响探测高度有1次。探空高度6534米，测风高度6423米。虽然这一高度对于全年平均高度影响甚微，但是，因高度特别低探测到的高空资料特别少，严重影响该时次资料的完整性，所以也不能忽视。为保障雷达正常运行，发现故障要及时排除。必须严格按雷达维护、保养的规定对雷达进行日巡查、周、月、年维修保养，维护保养工作主要是指检查室外装置是否漏水、电缆是否受潮、老化，检查各电缆连结是否可靠、插座是否松动。检查数据处理终端界面上测风雷达各状态参数显示是否正常。检查雷达的水平情况，用固定有源目标物检查仰角、方位是否正常等。

（五）探空仪质量

因探空仪质量影响的探测高度2020全年10次。探空平均高度17729米，测风平均高度19930米，比晴（阴）天气的高度低11397米和8034米。探空仪质量对探测高度的影响，主要是探空仪在升空探测过程中发生仪器故障和信号突失等问题。从而终止探测所引起的。为了避免探空仪出现仪器故障和信号突失。关键是做好探空仪和电池的准备等工作。探空仪的使用必须做好以下几方面工作：第一外观检查，查看仪器整体是否变形或损坏，固定热敏电阻的金属丝是否折断；检查湿敏电阻安装插座是否完好无损。发射机与智能转换器联结是否有松动。第二仪器装配时应注意确保探空仪与电池，A/B转换器连接紧密牢固，发射机与机盒底部要接触良好以防止施放过程因振动使发射机与智能转换器断开而造成信号突失。第三在雨天装配仪器，要用透明胶布将探空仪外壳缝隙封住，避免雨水渗入盒内引起发射机或智能器短路，还应在温度感应器上涂一层汽油，防止沾水现象发生而引起温度信号变性。探空仪使用的电池是镁氯化亚铜注水式电池。使用时将电池放入3%Nacl溶液浸泡3～5分钟即可。夏天水温控制在35℃左右为宜，冬天控制在45℃左右为合适。电池浸泡后完全活化，输出的负载电压可隐定在18～23V，时间可达90分钟以上，能满足探空仪正常工作的需要。另外要注意，不要使用包装不密封、漏气的电池。

三、结语

影响探测高度的因素复杂多样，因此，高空气象探测人员在实际工作中要不断摸索，不断总结经验，不断提高对仪器设备、器材等性能的认识水平和操作技能，尽可能规避影响探测高度的不利因素，减少较低探测高度的发生，提高探测高度，为天气预报、气候分析等提供更加系统的完整的高空气象资料。