王淑娟，湯峰昌 ，王紅興，王艷玲

鄭州市氣象局，河南鄭州 450005

0 引言

高空大氣探測(cè)是獲取天氣變化資料的基本手段，是氣象科學(xué)的最重要的基礎(chǔ)，常規(guī)的高空探測(cè)又是大氣探測(cè)系統(tǒng)中最重要的組成部分。L波段GFEL-1型自動(dòng)跟蹤二次雷達(dá)與GTSl型數(shù)字式電子探空儀系統(tǒng)作為高空探測(cè)系統(tǒng)的換代系統(tǒng)，具有較高測(cè)風(fēng)精度和探測(cè)精度，自動(dòng)化程度也大大地提高。此雷達(dá)系統(tǒng)是集跟蹤雷達(dá)與數(shù)字無線通訊于一體的綜合系統(tǒng)。因此，要熟練掌握L波段高空氣象探測(cè)系統(tǒng)業(yè)務(wù)操作手冊(cè)；努力學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)；熟記探空專業(yè)技術(shù)規(guī)定；善于總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，多交流工作中遇到的問題。認(rèn)真分析特殊情況，正確處理過頂丟球，把過頂丟球造成的損失減小到最小。避免缺測(cè)和重放球。取準(zhǔn)取全第一手高空氣象探測(cè)資料。為天氣預(yù)報(bào)、氣候分析和專業(yè)氣象保障服務(wù)提供精確的高空氣象資料。

1 氣球過頂丟球的原因

在使用L波段雷達(dá)進(jìn)行高空觀測(cè)中經(jīng)常出現(xiàn)低空丟球的現(xiàn)象，究其原因是因?yàn)長波段雷達(dá)的波瓣寬度窄，還有放球場(chǎng)地受限等原因造成。

1.1 頻率偏移

當(dāng)GTSl型數(shù)字式探空儀回答器頻率偏離L波段GFEL-1型自動(dòng)跟蹤二次雷達(dá)中心頻率過大時(shí)，易造成信號(hào)弱，而在信號(hào)弱的情況下又容易造成旁瓣抓球。還有探空儀發(fā)射機(jī)回答發(fā)射機(jī)凹口的調(diào)整，若凹口太淺可調(diào)整發(fā)射機(jī)板上靠近發(fā)射機(jī)頭附近的電位器，逆時(shí)針調(diào)節(jié)，使可凹口加深。但不能多凹口。

1.2 雷達(dá)天線上限位

由于L波段雷達(dá)仰角限制為-6～92°之間，不能反轉(zhuǎn)180°。所以當(dāng)仰角高于90°時(shí)，雷達(dá)天線不能翻轉(zhuǎn)180°進(jìn)行跟蹤，雷達(dá)容易被卡住。又受方位轉(zhuǎn)速的限制，極易造成過頂丟球。

1.3 沒有根據(jù)地面風(fēng)選擇好放球點(diǎn)

大多臺(tái)站一般都選取2個(gè)或2個(gè)以上放球點(diǎn)。值班員應(yīng)根據(jù)放球時(shí)的地面風(fēng)向、風(fēng)速選擇合適的放球場(chǎng)地，避免施放瞬間過頂丟球。如我站雷達(dá)設(shè)置在放球點(diǎn)的東面，如果地面為南風(fēng)或東南風(fēng)，且風(fēng)速在2～3個(gè)m/s時(shí)極易過頂丟球。

1.4 放球前的準(zhǔn)備工作沒做好

放球時(shí)在地面沒有調(diào)整好接收機(jī)增益，正常情況下放球前接收機(jī)增益應(yīng)調(diào)至（30～50左右）?；蚴窃诘孛鏇]對(duì)準(zhǔn)儀器，一直處于旁瓣跟蹤狀態(tài)。（可根據(jù)4條亮線的長短不一、凹口飄移、紅燈閃爍等情況來判斷是否旁瓣跟蹤）。接受信號(hào)過程中沒有及時(shí)調(diào)整接收機(jī)頻率；正常情況下放球前接收機(jī)頻率為1675±6MHZ，如果頻率太偏會(huì)使信號(hào)飄逸造成旁瓣跟蹤狀態(tài)。

2 預(yù)防過頂丟球的對(duì)策

1） 做好放球前的準(zhǔn)備工作

實(shí)驗(yàn)證明，放球時(shí)放球點(diǎn)距離雷達(dá)天線＜25m時(shí)，因信號(hào)處于飽和狀態(tài)，怎么搖雷達(dá)4條亮線都平齊，給人一種假象好像抓住球了。其實(shí)由于信號(hào)處于飽和狀態(tài)無法判斷是否真抓住球了很易造成旁瓣跟蹤。所以，在調(diào)整增益時(shí)不要太過飽和，頻率需調(diào)整。調(diào)整好雷達(dá)的增益和頻率，天線對(duì)準(zhǔn)探空儀，根據(jù)地面風(fēng)選擇放球點(diǎn)。還有電池的準(zhǔn)備，電池浸泡或裝配過早會(huì)損失過多的能量，因?yàn)殡姵胤烹姇r(shí)間大于90min，探空儀接上電池后。地面作業(yè)時(shí)間太長會(huì)使探空儀升空后由于電池能量消耗太多而影響探空儀發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)，如果放球時(shí)間長會(huì)使能量不足影響后來的信號(hào)。還有浸泡電池的水溫在35°左右，放鹽量3g以及電池的電壓冬季應(yīng)保持在20V而夏季應(yīng)保持在18～19V即可。

2） 當(dāng)發(fā)生過頂丟球時(shí)不必緊張，當(dāng)在攝像頭中能看到氣球時(shí)，注意觀察仰角變化，當(dāng)仰角高于90°時(shí)，立即調(diào)整攝像頭焦距，使氣球變小在攝像頭中可看見，然后調(diào)整天控按鈕為手動(dòng)，搖動(dòng)雷達(dá)的方位和仰角，氣球在視頻中偏向那邊就向那邊搖，使氣球居畫面最中央。然后把天控調(diào)整為自動(dòng)即可。如果距離跟蹤誤差過大，再調(diào)整距離。在斜距跟蹤正常的情況下扇掃一下，如果扇掃時(shí)四條亮線沒有變化說明抓住球了。

3）輔助班負(fù)責(zé)用經(jīng)緯儀在放球瞬間跟雷達(dá)一起跟蹤球影，在過頂丟球時(shí)輔助班可以通過對(duì)講機(jī)報(bào)出氣球在緯儀中的仰角、方位角，雷達(dá)操作員迅速將天控打?yàn)槭謩?dòng)，搖雷達(dá)到指定位子，然后將天控打?yàn)樽詣?dòng)。如果是晚上放球，一定要將燈籠準(zhǔn)備好，蠟燭固定好并充分燃燒，以免出手蠟燭熄滅，在經(jīng)緯儀里看不到球影。 當(dāng)燈籠滅了在攝像頭中看不到氣球時(shí)，可根據(jù)地面風(fēng)的大小、探空信號(hào)的強(qiáng)弱、增益大小來判斷氣球的位置。如地面風(fēng)速小的情況下，把天控轉(zhuǎn)為手動(dòng)狀態(tài)，將雷達(dá)仰角搖到50°左右，迅速轉(zhuǎn)動(dòng)方位360°。找到探空信號(hào)最強(qiáng)、增益最小的位置（正常情況下增益讀數(shù)為30～50左右，而旁瓣抓球時(shí)增益會(huì)增大）處將天控打?yàn)樽詣?dòng)，在斜距跟蹤的情況下扇掃一下。如果扇掃時(shí)四條亮線沒有變化，高度和氣高大致相同說明抓住球了。否則，將雷達(dá)仰角上升6～8°重復(fù)上述操作，直至抓住氣球。

4） 雷達(dá)在仰角＞90°時(shí)，容易發(fā)生機(jī)械故障，即雷達(dá)仰角容易鎖死在90°以上。發(fā)生這種情況時(shí)，可以迅速關(guān)掉雷達(dá)，再依次打開各開關(guān)，激活雷達(dá)，然后再進(jìn)行上述步驟，盡快找回氣球。避免失測(cè)補(bǔ)放小球和重放球。當(dāng)過頂丟球時(shí)如果可以看到斜距時(shí)，還可根據(jù)高度計(jì)算出仰角值。計(jì)算仰角值的方法是知道高度和斜距，對(duì)邊／斜邊等于SinA然后用計(jì)算出的仰角值與轉(zhuǎn)動(dòng)方位360°來搜索氣球的位置。臺(tái)站可以計(jì)算出不同高度的仰角值，制成表格以備應(yīng)急時(shí)使用。

5） 施放后，如果出現(xiàn)特殊情況雷達(dá)不能自動(dòng)跟蹤，又是雨雪的特殊天氣，這時(shí)雷達(dá)操作人員也應(yīng)保持鎮(zhèn)定，快速將“天控”切換到手動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)地面風(fēng)向判斷氣球的大致運(yùn)行軌跡，確定大致方位，然后跟綜上斜距，根據(jù)斜距和氣高（確保沒有飛點(diǎn)）反算仰角，將天線搖到大致位置，在附近搜索一下即可快速抓住球。但切記在使用雷達(dá)的“扇掃”功能進(jìn)行搜索時(shí)一定要保證斜距跟蹤正確，否則系統(tǒng)會(huì)根據(jù)錯(cuò)誤的斜距計(jì)算結(jié)果進(jìn)行搜索，容易造成誤判斷，延誤抓球時(shí)間，有時(shí)在仰角方位跟蹤正確但斜距錯(cuò)誤時(shí)使用“扇掃”功能反倒會(huì)造成丟球，而重放球。

總之，減少重放球需要注意各方面因素，在做好硬件的準(zhǔn)備同時(shí)不斷提高業(yè)務(wù)技能這一軟件也很重要，熟練掌握各種操作的原理及方法，靈活應(yīng)對(duì)各種突發(fā)情況，才可以從根本上避免重放球事件的發(fā)生。

[1]王愛萍,李爭凱,肖方榮,等.L波段雷達(dá)氣球過頂跟蹤要領(lǐng).貴州氣象,2007,31(6):44-45.