浅析在强对流天气条件下如何提高高空气象探测施放高度

浅析在强对流 天气条件下如何 提高高空气象探测施放高度

多布杰

西藏那曲市气象局大气探测中心， 西藏 那曲 852000

摘要：高空气象探测是大气探测的重要组成部分，是为数值预报提供更多更精确的数据为基础。获得更完整的资料和更高的气球施放高度尤为重要，但有时候由于天气等原因未能获得理想的气球施放高度，本文作者多年的高空气象探测工作经验结合那曲实际气候对怎样提升高空气象探测施放高度进行分析和总结，得出在强对流天气条件下提高高空气象探测施放高度的主要措施。

关键词：强对流天气 施放高度 主要措施

引言：高空气象探测是以氢气气球携带探空仪升空，通过探空仪发回地面的脉冲信号经过二进制转换的方式来完成对高空的温度、气压、湿度、风向、风速等指标测定和记录，这些记录的数据便是高空气象观测数据，对制作天气预报起决定性作用，探测高度越高为制作天气预报提供的资料越多，预报的准确率更高。那曲是西藏的北大门，平均海拔超过4500米，夏季易出现雷暴、强降雨、而冬季出现持续大风，暴风雪等强对流天气，因此在这样的强对流天气条件下如何提高气球施放高度，从而获得更完整的高空气象资料是我们要分析的首要任务。

1. 影响气球施放高度的主要因素

1. 雷暴，雷暴是自然界的一种伴有雷击、闪电、短时强降水的天气，雷暴天气具有电压高，能量释放时间短而且破坏性强的特点。因此在这种天气条件下施放气球具有很大的危险。雷暴不但对地面仪器造成损坏，而且容易造成回答器击穿，使得无线电探测器没有信号（信号突失）。这样不但达不到需要的高度，反而影响探测资料，甚至在达不到规定高度和规定时间而造成重放球。

2. 强降雨，强降雨在气象学上一般被称之暴雨，或叫强降水，指的是降水强度很大雨。那曲的雨季一般出现在6至9月份，而强降雨往往出现在7、8月份。在强降雨天气施放气球需要格外小心，因为强度很大的雨水直接影响气球的升速，因此在这种天气条件下施放气球如何控制其气球上升速度是极为重要，因为气球升速的准确性和均匀性直接影响风速测量结果和云高的误差。

3. 大风，根据气象资料显示那曲大风一般出现在每年的10至次年的4月，大风持续时间长，风力大。为了获得更高更准确的探测资料，在冬季大风天气能否成功施放气球尤为重要，因为大风天气容易造成气球触地刮破，摔坏探空仪等，从而造成迟放、重放球，甚至缺测等重大问题，同时给大风放球人员造成摔伤、手部划伤等现象，这样不仅影响探空业务质量，同时也造成了不可估量的业务数据损失。

4. 暴风雪，暴风雪天气具有雪大、风猛、降温强、灾害重的特点。暴风雪天是藏北（那曲）草原牧区危害最为严重的气象灾害之一，往往在这种天气当中牲畜死亡现象时常发生。而作为高空气象探测业务人员来说在遇到暴风雪的天气时怎样能够顺利施放气球从而获得更高更准确的气象探测资料也是值得我们探索的问题，因为，暴风雪天气容易造成气球刮破或者压迫气球而影响正常的升空速度，导致影响探测记录或达不到规定规定高度。

2. 提升高空探测施放高度的措施探讨

1. 雷暴是一种强对流天气，其中伴随着雷鸣和闪电并出现暴雨，气温骤然下降。那曲的雨季从6月开始至9月结束，而雷暴出现一般是7至8月份，6至8月份是那曲的黄金季节，在这个季节里正常情况下L波段高空气象气球施放高度均达到35000米以上，达到中国气象局对GCOS（全球气候观测系统，那曲探空站是中国大陆7个GCOS探空站之一）探空站所规定的最低高度，在晴朗的天气探测高度甚至超过40000米，这样一个超高度的探测资料给那曲甚至整个西藏的数值预报制作带来宝贵的高空气象数据。而当雷暴天气出现时，由于气温骤然下降，对探测记录和施放高度带来很大的影响，往往达不到规定的高度甚至探测不到最低观测记录。因此，在放球之前出现雷暴天气时首先不急着要放球，密切关注雷暴天气的变化，因为雷暴天气强行施放气球的话容易对地面仪器造成损坏，对施放的仪器容易雷击造成应答器击穿而出现探空信号突失，导致重放球的现象。当雷暴天气逐渐减弱或者过后时可以及时施放气球进行观测，这样才能获得完整的探测资料和较高的探测高度，如果因雷暴造成气球迟放现象可以提前跟省局（或自治区）气象局有关科室汇报迟放原因并在当日的值班日志里备注清楚,笔者认为为了获得更高更准确的探测记录，只要不超过规范规定的最晚放球时间，适当推迟放球是有必要的。

2. 当临近施放气球如果出现强降雨时，为了得到更高的探测资料和更高施放高度，充灌气球时一定要掌握好气球的平均升速，根据《常规高空气象观测业务规范》要求高空气象探测气球的升速控制在400m/min左右。净举力（充气量）大小决定气球的升速，净举力较大是气球早爆炸的主要原因，合适的气球升速，既能保证探测的数据真实、可靠，又能使气球达到最佳球炸高度，可见控制气球升速是提高高空气象观测业务质量的关键。而在强降雨天气时如何控制好气球升速，笔者认为在充灌气球时为了气球不受强降雨压迫，在充气时比平时多充点气球，保证气球在高空中平稳上升，如果充气少了的话雨水把气球压迫，上升速度缓慢，影响探测资料而达不到规定的高度。另外在施放时探空仪的温度感应原件有必要收回内部，避免温度感应元件因强降雨而出现断裂造成重放球的现象。

3. 那曲的大风天气一般在每年的10月至次年的4月份，大风持续时间长，而我们所施放的是1600克气球，比其他地市局所施放的气球大的多，（除GCOS探空站之外，其他站使用的多为750克气球）因此在大风天气如何顺利施放气球保证获取完整的探测资料也是摆在业务人员面前的一大难题。由于大风瞬间风速大，容易造成气球触地刮破，摔坏仪器导致重放现象，而L波段高空气象探测雷达放球绳的长度严格的要求到系统规定的30米以上，不能有所偏差，因此过去我们在大风天气施放气球时需要增加辅助放球人员两人同时完成施放，这样比较麻烦，而且如果两人不默契的话还是出现气球破裂、仪器触碰地面等现象。现在高海拔地区大多使用大风放球器，大风放球器是一种气球升空后能自动伸展放开30米缠绕的绳子的装置，简单又方便，它直接绑在挂气球的绳子上，这种绑法简单迅速，但由于使用这种绑法时大风放球器与地面基本垂直，气球升空瞬间因为探空仪的重量的下坠惯性，太容易形成探空仪天线或仪器本身触地面的局面而造成探空仪损坏；也可以直接绑在气球咀的最上端也没有什么影响， 但是扎的时候让大风放球器轻轻的垂下，然后在扎紧，这样大风放球器与地面有个倾角，既不会造成放球瞬间探空仪重力惯性着地，也不会升空后气球膨胀与大风放球器摩擦而缩短施放高度。因此在大风天气施放气球，要正确掌握大风放球器的使用是能否获取更多更高的探测资料其关键作用

3. 掌握充气时间和施放技巧

在一次探测工作中能否获得更高更完整的探测资料，除天气因素之外还跟掌握充气时间和施放技巧有一定的关系。

1. 按规定的时间半小时充气，值班人员应视情况而定，太早充气会受环境、空气腐蚀等影响气球的性能，从而降低施放高度。太晚充气有可能造成工作人员手忙脚乱，容易发生危险，因此充气时间大概控制在15至20分分钟左右为最佳。（针对我站使用的1600克气球为例）充气前先将球皮翻过来，去掉滑石粉，使球皮不接触硬物，刚开始充气时一定要缓慢，以防止静电起火造成氢气爆炸，当气球球皮均匀升起后先关闭充气阀门检查气球是否有补丁、沙眼、是否漏气，（若有应在放球之前及时处理要）然后可适当加快充气压力直至充完。

2. 在大风、雨雪等天气尽量使用大风放球器，当临近放球时间才能将从充气房拿出，减少球部受风影响造成不必要的抻拉，雨雪粘湿会增加重量，从而影响上升速度，造成施放高度降低。

四、结束语

综合上述，在常规高空气象探测中强对流天气对气球施放和探测高度带来很大的影响，这就需要值班人员要掌握技巧，灵活运用，采取正确的方法在复杂的天气条件下观测到更高更完整的探测资料，并及时处理、显示、输出各类报表、报文等内容，从而确保高空探测资料的准确性、比较性、代表性。

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