劉月新+++楊忠全+++彭勃+++夏明+++易旋翰

摘 要：加密觀測是在規(guī)范規(guī)定的定時觀測以外臨時增加時次的觀測，一般由省或省級以上氣象部門根據(jù)天氣分析和業(yè)務(wù)預(yù)報的需要，組織某些地面站、天氣雷達站、高空站進行實施。目的是為了獲取更詳細的資料，以研究天氣系統(tǒng)的詳細結(jié)構(gòu)及其發(fā)生、發(fā)展、消亡的演變過程，尋求更為有效的預(yù)報方法和進行更為有效的服務(wù)。

關(guān)鍵詞：高空加密觀測；高空觀測資料的應(yīng)用；分析

引言

高空氣象加密觀測的實施是一項耗資費力的工作，一般牽涉的站點也比較多。根據(jù)《第三次青藏高原大氣科學(xué)實驗實施方案》，經(jīng)中國氣象科學(xué)研究院申請，中國氣象局綜合觀測司發(fā)出指令，2015年6月10日至8月31日，青藏高原及下游的37個探空站進行了14時高空氣象加密觀測工作。其中就包括了我們長沙高空氣象探測站。經(jīng)過全站人員的努力工作，克服種種困難，圓滿完成了這次為期83天的加密觀測任務(wù)，所有資料都準(zhǔn)時、及時地上傳至國家氣候中心。

1 長沙探空站實施的多次加密觀測基本情況

長沙高空探測站以前進行過多次加密觀測，如1998、1999年的全國四大科學(xué)試驗“南海季風(fēng)”和“淮河流域能量和水份循環(huán)”兩大試驗外場任務(wù)，還有2001、2002年“暴雨”、“酸雨”實驗，2009年承擔(dān)中國SCHeREX計劃華中試驗區(qū)探空加密觀測任務(wù)等，2006針對災(zāi)害性較強的臺風(fēng)“格美”、 “桑美”， 2010年針對臺風(fēng)“鲇魚”，2011年針對臺風(fēng)“梅花”等，中國氣象局監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)司及時下達了牽涉全國30個高空臺站的加密觀測通知，為臺風(fēng)的預(yù)報和跟蹤提供了準(zhǔn)確、及時的實時資料。2014年6月更是進行了為期一個月的汛期加密高空氣象觀測試驗工作。

從長沙探空站的多次加密觀測來看，在每次實施加密過程中首先是上級主管部門要準(zhǔn)確、及時、規(guī)范地下達指令，以免出現(xiàn)指令不到位、漏掉站點而影響加密資料及時性和完整性。

長沙探空站在接到上級的加密觀測指令后馬上組織全站人員，傳達上級的指令，取消一切休假，合理的安排值班人員，對有關(guān)儀器設(shè)備尤其是雷達設(shè)備進行深入細致地檢查和維護，加密期間加強維護，以避免雷達長時間工作時盡量少出故障。與裝備中心、氫氣廠家密切聯(lián)系做好消耗器材的供應(yīng)保障工作，對值班人員要求準(zhǔn)時到班、按要求規(guī)范操作，下班要求大家注意休息（加密期間下班后減少娛樂活動），站長副站長輪流值班，以便出現(xiàn)突發(fā)問題時能及時解決。我站在這次加密觀測過程中克服一切困難、按要求、認真地完成了每一次觀測，由于人員有限，每一班人必須連續(xù)值幾個班，我們還是按要求及時校對、審核了每一份記錄，按時上傳了每一份資料，加密觀測資料探空平均高度達30000米以上，無重放和遲放球。

加密觀測資料的應(yīng)用首先是及時上傳，另建議各臺站對加密資料統(tǒng)一管理、可作為歷史記錄存檔以備調(diào)用。高空加密主要應(yīng)用于一些突發(fā)性災(zāi)害性天氣或一些科研課題等，研究人員依據(jù)各探空站的加密觀測資料，分析和評估資料對改進我國預(yù)報水平提供科技支撐。所以對資料的準(zhǔn)確性要求較高，這就要求各臺站值班室人員和各級主管部門認真對待、重視此項工作，在人員不足時要合理安排，保證加密工作的順利進行。使我們的高空加密資料為我國的防災(zāi)減災(zāi)提供有價值的依據(jù)，為一些重要科研課題提供幫助，我們也可拓寬領(lǐng)域，如一些大型的活動時開展加密觀測工作提供實時資料，這樣我們的高空加密就可做到經(jīng)常性的開展，使我們的高空加密探測資料應(yīng)用于各個有關(guān)方面。

2 開展高空加密觀測在災(zāi)害性天氣預(yù)報及大氣科學(xué)實驗中的必要性

高空氣象觀測，其絕大部分觀測站的觀測資料是全球交換的，日常情況下預(yù)報人員常用到的高空觀測資料一般07時19時高空綜合觀測的8份高空報文以及部分臺站的01時單獨測風(fēng)4鳳報文和記錄月報和氣候月報。但隨著氣象預(yù)報水平的不斷提高，氣象科研層次越來越高，高空氣象探測數(shù)據(jù)僅憑報文所能容納是遠遠不夠的，特別是在災(zāi)害性天氣預(yù)報或大氣科學(xué)重大科研項目等實施時，不僅需要更多的觀測數(shù)據(jù)如：目前使用的L波段雷達，除觀測所得數(shù)據(jù)圖形及系統(tǒng)處理后生成的報文外，還有探空、測風(fēng)的秒數(shù)據(jù)、觀測數(shù)據(jù)埃瑪圖、氣球高度變化曲線圖、飛行軌跡圖、高度軌跡圖、升速軌跡圖、探空曲線處理前后對比圖和球坐標(biāo)曲線處理前后對比圖等。目前，各級氣象臺預(yù)報員必須應(yīng)用的1000、850、700、500、400、300、250、150、100hPa…的等壓面、特性層的對流層頂?shù)臏囟取⒙饵c、氣壓，以及300、600、900m和各個等壓面的風(fēng)向、風(fēng)速、對流層頂?shù)娘L(fēng)向風(fēng)速等的高空天氣圖，將所有層面的觀測資料都點繪到高空天氣圖上，再把零度層、對流層頂、特性層及高空風(fēng)的資料、?，攬D、經(jīng)緯度數(shù)據(jù)等加以利用，并用預(yù)報處理系統(tǒng)加以分析，形成當(dāng)前以及未來天氣發(fā)展的模式，在某個天氣過程中某個區(qū)域的天氣狀況和未來天氣發(fā)展過程便一目了然。然后再進行三維處理，可以形成立體的即時的高空氣象數(shù)據(jù)模型，從而使預(yù)報人員的預(yù)報工具有了可靠詳實的數(shù)據(jù)支撐，使預(yù)報員的預(yù)報方法等更加豐富，從而提高預(yù)報準(zhǔn)確率。

目前利用L波段雷達的觀測和系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理的精準(zhǔn)度較以前的701雷達已經(jīng)有了極大的提高，氣球施放高度從原來的平均25000m提高到了30000m以上，可連續(xù)觀測高空的風(fēng)向風(fēng)速，在探空氣球施放升空后，隨著氣球在上升過程中隨著高空氣流的流動不斷變換空間位置，氣球升空直至球炸通過探空觀測的溫度、氣壓、濕度的秒數(shù)據(jù)和測風(fēng)觀測的風(fēng)向、風(fēng)速的秒數(shù)據(jù)，氣球運動每時每刻所在的位置都能一目了然，可以獲得探測范圍內(nèi)任意高度的實時數(shù)據(jù)，即秒數(shù)據(jù)，如果使用這些秒數(shù)據(jù)做成測站的溫度梯度圖，相當(dāng)于全國有120個高空氣象觀測站，就有120個高度在30000m左右的溫度梯度斜塔，這些斜塔對于預(yù)報員來說這樣的資料用起來更加方便。將氣球假視為空中移動觀測站，通過L波段雷達的觀測數(shù)據(jù)，處理系統(tǒng)形成的風(fēng)廓線圖及?，攬D，可以直接分析大氣層結(jié)的穩(wěn)定程度和氣流的變化動向。有了秒數(shù)據(jù)和時偏、經(jīng)偏、緯偏及壓溫濕風(fēng)的數(shù)據(jù)，可以建立起適當(dāng)?shù)念A(yù)報方法或模型去分析研究空中的強對流情況，然后分析氣球運動的軌跡及其氣象要素，氣球運動過的區(qū)域或即將運動到的區(qū)域的天氣情況就可以分析出來。由于探空氣球的平均升速一般掌握在350米/分左右，在某一個等壓面、某一個位置，氣球的水平位移或垂直位移超過了正常值，那么再與氣壓、溫度、濕度要素進行綜合考慮，就可以判斷出該層次是否出現(xiàn)了強對流，進而可以對特殊天氣做出定性的預(yù)報。

對災(zāi)害性天氣預(yù)報及大氣科學(xué)實驗而言，地球大氣層分為（由下向上）對流層、平流層、中 間 層 和 熱層 盡管相地球半徑（6371km僅僅是一個薄層140km）但對我們?nèi)祟惿钣绊懽钪苯拥氖菍α鲗?、平流層。因此，對高空觀測提出了以下要求：一是需要一個密度較高的長期、一致性的可確定是真實的大氣變化的觀測記錄；二是較高的分辨率可區(qū)分溫度、水汽、臭氧層的垂直結(jié)構(gòu)和對流層頂?shù)淖兓?，這是氣候系統(tǒng)中由于人為和自然應(yīng)力帶來的氣候特征；三是足夠的地表覆蓋率和分辨率可以決定可靠的全球趨勢和區(qū)域氣候模式；四是探測精度要比大氣的垂直變化的精度要細，這樣可以清楚地確認氣候的變率和變化，由于觀測的不確定已超過大氣的變率，因此對于對流層以上的平流層增加密度的觀測很有必要。

因此，在每年的5-9月份暴雨、臺風(fēng)等災(zāi)害性天氣多發(fā)時段，全國大部分探空站均要根據(jù)中國氣象局觀測司的指令開展加密觀測業(yè)務(wù)，在不定時期部分探空站還要根據(jù)區(qū)域中心的要求開展氣候調(diào)查、臺風(fēng)追蹤。以及區(qū)域氣候因素對環(huán)境保護的影響因素（如利用長沙高空氣象探測站L波段雷達正式運行起到現(xiàn)在的探空資料，分析了距海平面500米的低空風(fēng)趨勢，低空風(fēng)對城市建設(shè)、環(huán)境監(jiān)測、污染控制）的重大課題的實驗開展加密觀測活動等。加密觀測時次根據(jù)要求不同增加觀測時段（如災(zāi)害性天氣增加13時和01時的綜合高空探測，大氣科學(xué)實驗的加密觀測根據(jù)實驗范圍增加2-4次觀測）。

高空氣象加密觀測是氣象觀測的一個重要組成部分，在一定程度上滿足了各級氣象臺預(yù)報人員和氣象科研工作者在預(yù)報和科研時對的各種觀測數(shù)據(jù)的不同要求，而且還擴大了氣象觀測數(shù)據(jù)儲備，彌補了在非固定時段天氣變化的數(shù)據(jù)缺失。完善了氣象技術(shù)體系和氣象服務(wù)管理系統(tǒng)，增強氣象防災(zāi)減災(zāi)系統(tǒng)的建設(shè)，其目的是利用先進的現(xiàn)代高空觀測技術(shù)、可靠的氣象專業(yè)知識和優(yōu)良的服務(wù)質(zhì)量，最大限度地發(fā)揮氣象信息服務(wù)的優(yōu)勢，具有高附加值的氣象信息服務(wù)。

參考文獻

[1]中國氣象局監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)司.常規(guī)高空氣象探測規(guī)范（試行）.

[2]奉超.淺談L波段探空系統(tǒng)資料在預(yù)報中的應(yīng)用[J].廣西氣象，2007（2）：84-87.