强对流天气对高空气象探测的影响及应对处理获奖科研报告

强对流天气对高空气象探测的影响及应对处理获奖科研报告关键词：强对流天气;高空气象探测;影响;应对处理

引言

探空气球是人类研究平流层的重要工具，是气象部门获取天气气象资料的变化手段，利用充满氢气或氦气的探空气球携带仪器在升空过程中进行高空温度、气压、湿度、大风的测量，在气象学发展和天气预报工作中起到了重要作用，目前大型定高气球能携带300个下投探空仪器，能及时获取更多重要的气候观测数据。

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强对流天气对高空气象探测的影响

强对流天气是气象学上所指的发生突然、移动迅速、天气剧烈、破坏力极强的灾害性天气，主要有雷雨大风、冰雹、龙卷风、局部强降雨等。强对流天气主要出现在中小尺度天气系统中，影响范围较小，持续时间较短。强对流天气出现的主要原因是空气垂直运动，典型的强对流天气在夏季午后出现，因白天太阳发射的短波不断被地面吸收，地面有明显的增温现象，之后则会释放热量，低层空气吸收来自地球表面的能量后，会急剧增温，因热胀冷缩，空气密度缩小，整个空气不稳定增加。密度小的空气上升，且在最上层漂浮，极易引发强对流天气。

L波段雷达探空系统工作期间，强降水出现会造成探空气球下沉或接收到的探测数据异常，雷暴出现则会造成探空仪器信号突然消失或要素传感器异常，大风则会造成施放探空气球的过程中与地面或下风方向的障碍物间产生碰撞。高空气象探测工作开展期间，遇有强对流天气出现时，高空气象探测人员应沉着冷静，科学应对，根据实际情况适当推迟气球释放时间。遇有探测终止高度未达到500hPa时，要及时组织人员补放气球、重新探测。

2强对流天气对高空气象探测的影响原因分析

2.1雷达故障问题

在高空气象探测过程中，雷达状态的好坏是影响高空气象探测质量的重要因素。正常情况下，雷达会进行定期的维护和检查，出现故障的情况比较少，但是也不能排除有特殊情况发生，造成重放、迟放球现象，从而影响高空探测质量。放球前雷达发生故障，需第一时间进行维修，发现越早越能够保证雷达尽快恢复正常，保证正常放球。雷达不能自动跟踪是指业务软件、雷达各开关均打开的情况下，手动摇动雷达正常，切换至自动档位时，雷达不能自动跟踪。出现这种情况大部分是由于雷达开机时驱动箱打开过快，导致硬件和软件之间有不同步现象，造成雷达不能自动跟踪探空仪。

2.2探空仪问题

由于探空仪器的感应特性和地面自动站的仪器特性不相同，经常会造成施放瞬间两者的差值比较大，超过规定的数值（温度在±0.3℃范围内、湿度±4%RH范围内，气压±2.0hPa范圍内），造成探空仪器不能施放。因此必须更换探空仪，而更换探空仪往往需要较长的时间，常会造成迟放球问题发生。

2.3计算机故障问题

高空气象探测系统工作期间，雷达所获得的数据是实时存入计算机硬盘内存的，所以计算机的正常工作是保证雷达系统正常运行的关键。放球前计算机发生故障会导致迟放球、重放球及报文缺测，严重影响到观测质量。

3强对流天气下高空气象探测的应对处理

3.1雷雨天气应对措施

在放球期间恰好有Cb云过境或是高空风较大时需适当多充灌一些氢气（根据经验一般多加1kg的负重物为宜），保证气球顺利穿越Cb云。因为在Cb云比较严重的雷雨天气下，气球飞行速度只有正常天气的一半左右（正常天气气球升速约400m/min），在穿越对流层时容易受到Cb云雷电干扰，甚至直接被雷击，造成可用数据达不到500hPa而重放球的现象。因此为使气球快速穿过对流云层，有效避免雷击造成的探空仪被雷击而重放球，应该适当调整（增加）气球的氢气充气量。

3.2强降水的应对措施

在高空气象探测工作中，如若在施放气球时遇到强降水，会引发以下几种现象：其一，在气球上升过程中，雨水会依附在球皮之上，以致于气球升上零度层后，气球质量增加。其二，气球在强降水的环境中，会受到雨水的不断拍击，大大增加了气球的上升阻力。在气球投放过程中，无论是重量上升还是阻力增加，都会使得气球的净举力发生变化，根据净举力公式可知：A=F浮-G氢-B（其中F浮为气球的浮力;G氢为注入气球内部的氢气重力;B为气球表面的附加物），A会随着B的增加而减小，当A≤0时，气球将无法上升，亦或出现下沉现象。因此，在实际工作中，工作人员应根据强降水情况，利用气象探测追踪系统来观测雨量的时间与大小，并通过适当增加气球的净举力，提高气球的上升力，适当调整推后气球的施放时间，避开强对流天气对高空气象探测工作的影响。

3.3大风天气问题

放球时若遇风速大于6m/s时须使用放线器放球，由于风速较大人工很难控制气球，常会出现气球晃动太猛被大风放线器扎破漏气、对讲设备不方便使用、室内和室外配合失误等情况。若气球被扎破需要更换气球，势必会造成迟放球的发生（因风速较大，大多在放球前2～3min才将气球拉出灌球室）;若对讲机设备使用不当，造成室内、室外配合不一致，导致未能正常捕获，轻则需要补放小球，重则需要重放球（探空数据缺测超过5min）。所以遇到此种天气状况时必须要安排辅班人员按时到位，避免和减少天气原因带来的影响。

结束语

L波段高空气象探测系统虽然基本实现了自动化操作，为提高高空探测业务质量奠定了坚实的基础，但在实际应用中暴露的问题仍然不少，也时常影响着高空气象探测业务的正常运行。因此，为提高高空探测质