張穎梅,王雯燕,曹 梅,楊 珍,樂(lè) 靜

(1.西安市大氣探測(cè)中心，西安 710016；2. 鄠邑區(qū)氣象局，西安 710030)

目前全國(guó)共有120個(gè)高空氣象觀(guān)測(cè)站點(diǎn)，其中包括西安在內(nèi)的87站參加全球資料交換的臺(tái)站采用L波段雷達(dá)探空系統(tǒng)。在放球后75分鐘內(nèi)要完整準(zhǔn)確地獲取第一手觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)編發(fā)報(bào)文參與全球資料交換，是臺(tái)站每位值班員的責(zé)任。隨著現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)的不斷深化，對(duì)高空氣象觀(guān)測(cè)資料要求越來(lái)越高，2017年12月，高空氣象探測(cè)數(shù)據(jù)納入全國(guó)氣象資料業(yè)務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)(MDOS)實(shí)施實(shí)時(shí)質(zhì)量控制，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可用率及傳輸時(shí)效成為業(yè)務(wù)考核的重要指標(biāo)?，F(xiàn)階段我國(guó)高空氣象觀(guān)測(cè)的L波段雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，都是2000年后相繼投入業(yè)務(wù)使用。近兩年，L波段雷達(dá)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)十幾年的運(yùn)行，偶然性和不確定性增加，雷達(dá)故障頻發(fā)，如果故障時(shí)間發(fā)生在放球前后，對(duì)能否完整獲取觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)帶來(lái)很大的影響，同時(shí)由于突發(fā)性較強(qiáng)，對(duì)觀(guān)測(cè)員綜合素質(zhì)、業(yè)務(wù)能力、應(yīng)變能力等都提出了更高要求。GTC2型備份接收機(jī)是中國(guó)氣象局專(zhuān)為解決此類(lèi)問(wèn)題配置的專(zhuān)用應(yīng)急觀(guān)測(cè)設(shè)備，然而探空觀(guān)測(cè)規(guī)范中沒(méi)有明確給出系統(tǒng)、完整的使用流程和指導(dǎo)方法，導(dǎo)致有些臺(tái)站應(yīng)急觀(guān)測(cè)期間各種失誤或報(bào)文錯(cuò)誤。鑒于此，以涇河站2017年11月23日02時(shí)的一次L波段雷達(dá)系統(tǒng)突發(fā)性故障為例，說(shuō)明如何在短暫的時(shí)間內(nèi)熟練使用GTC2型備份探測(cè)設(shè)備進(jìn)行應(yīng)急觀(guān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理、編發(fā)報(bào)文和特殊情況備注，為同行提供一套較為完整清晰的應(yīng)急觀(guān)測(cè)業(yè)務(wù)流程和操作技巧。

1 觀(guān)測(cè)過(guò)程及故障研判

2017年11月23日00：15，值班員觀(guān)測(cè)前1 h到達(dá)值班室，為02時(shí)單測(cè)風(fēng)觀(guān)測(cè)做放球前的準(zhǔn)備，檢查回答器信號(hào)、電池賦能、檢查雷達(dá)工作狀態(tài)、裝配儀器、觀(guān)測(cè)并錄入本站的云狀、云量、能見(jiàn)度、天氣現(xiàn)象等瞬間觀(guān)測(cè)資料，所有工作準(zhǔn)備就緒，值班員再一次檢查雷達(dá)狀態(tài)后，于01：15施放氣球，開(kāi)始02時(shí)觀(guān)測(cè)。

放球后值班員發(fā)現(xiàn)雷達(dá)示波器四條亮線(xiàn)不等齊，通過(guò)放球軟件查看秒坐標(biāo)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)仰角和斜距數(shù)據(jù)曲線(xiàn)平滑、連續(xù)性較好，而方位數(shù)據(jù)持續(xù)多秒不變或突然跳變，方位數(shù)據(jù)曲線(xiàn)出現(xiàn)不平滑、不連續(xù)，整體呈“臺(tái)階式”上升(圖1)，與往常漸變、連續(xù)的變化趨勢(shì)完全不一致，據(jù)此可以判斷L波段雷達(dá)方位自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)出現(xiàn)故障。值班員快速將故障現(xiàn)象和初步診斷意見(jiàn)反饋給技術(shù)保障人員，經(jīng)與廠(chǎng)家溝通后確認(rèn)是雷達(dá)方位同步機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題，此時(shí)時(shí)間已經(jīng)過(guò)去了20多分鐘，按照規(guī)范要求，500 hPa以下探測(cè)不足10 min必須重放球且重放時(shí)間必須在正點(diǎn)施放時(shí)間后75 min之內(nèi)，然而維修技術(shù)人員預(yù)計(jì)拆卸、更換并焊接備份方位同步機(jī)備件最少需要1個(gè)多小時(shí)，意味著在02：30之前雷達(dá)故障無(wú)法修復(fù)，也就是無(wú)法再采用L波段雷達(dá)進(jìn)行重放球觀(guān)測(cè)[1]15，值班員必須采用GTC2型備份探測(cè)設(shè)備進(jìn)行重放球觀(guān)測(cè)，方可完成本次探測(cè)任務(wù)。

圖1 2017-11-23涇河站02時(shí)單測(cè)風(fēng)第一次觀(guān)測(cè)的方位角秒數(shù)據(jù)曲線(xiàn)

2 使用備份探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行觀(guān)測(cè)和數(shù)據(jù)處理

GTC2型L波段探空數(shù)據(jù)接收機(jī)是GFE(L)1型二次測(cè)風(fēng)雷達(dá)的備份設(shè)備，它采用定向天線(xiàn)接收探空信號(hào)，結(jié)合光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)風(fēng)，進(jìn)而完成GFE(L)1型二次測(cè)風(fēng)雷達(dá)的基本功能[2]。使用該系統(tǒng)時(shí)，施放前的準(zhǔn)備工作與綜合探測(cè)完全一樣，不同的是放球后的操作。時(shí)間緊迫，值班員果斷決定采用備份接收機(jī)進(jìn)行第二次觀(guān)測(cè)。

2.1 觀(guān)測(cè)前儀器準(zhǔn)備

主班啟動(dòng)備份接收機(jī)，打開(kāi)放球軟件，檢查探空儀、確定序列號(hào)、進(jìn)行基值測(cè)定，檢查調(diào)試儀器信號(hào)，輸入瞬間觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，放球前需要特別注意，放球軟件中探測(cè)方式選“綜合”按鈕，增益按鈕調(diào)整為自動(dòng)，關(guān)閉小發(fā)射機(jī)和天控自動(dòng)。與此同時(shí)，副班在室外架設(shè)調(diào)整好測(cè)風(fēng)經(jīng)緯儀的水平、方位等，等待放球指令。

2.2 放球后觀(guān)測(cè)和數(shù)據(jù)錄入

放球后，主班迅速將增益按鈕切換成手動(dòng)，監(jiān)控探空數(shù)據(jù)接收，當(dāng)信號(hào)變?nèi)醯臅r(shí)候，手動(dòng)調(diào)整增益使其達(dá)到最佳狀態(tài)。當(dāng)接收機(jī)信號(hào)由強(qiáng)變?nèi)醯臅r(shí)候，根據(jù)經(jīng)緯儀觀(guān)測(cè)的仰角、方位數(shù)據(jù)調(diào)整備份接收機(jī)的“上”“下”“左”“右”按鍵，使備份接收機(jī)隨時(shí)對(duì)準(zhǔn)探空儀方向，信號(hào)達(dá)到最佳狀態(tài)，及時(shí)刪除接收飛點(diǎn)，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；與此同時(shí)，室外觀(guān)測(cè)場(chǎng)，在氣球施放后的瞬間，副班人員立即手動(dòng)跟蹤氣球，接近整分鐘時(shí)控制氣球在經(jīng)緯儀鏡片十字線(xiàn)中心位置，并快速讀取仰角和方位角。夜間受天氣條件影響視線(xiàn)較差，值班員一定要懸掛專(zhuān)用的照明燈，并竭盡所能跟蹤氣球直至消失或球炸，但至少要保證探測(cè)高度能達(dá)到5 500 m以上，并且500 hPa規(guī)定等壓面上的風(fēng)資料應(yīng)該完整，否則需要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)重放球[1]9。

室內(nèi)主班通過(guò)備份接收機(jī)觀(guān)測(cè)氣壓、溫度、濕度數(shù)據(jù)，室外經(jīng)緯儀觀(guān)測(cè)終止時(shí)探空同時(shí)終止。在信號(hào)穩(wěn)定或測(cè)風(fēng)觀(guān)測(cè)終止時(shí)錄入仰角、方位數(shù)據(jù)。在放球軟件中，點(diǎn)擊“坐標(biāo)曲線(xiàn)”，利用“修改該點(diǎn)數(shù)據(jù)”功能，逐分鐘輸入仰角、方位數(shù)據(jù)，保留一位小數(shù)，校對(duì)無(wú)誤后，退出放球軟件。

2.3 數(shù)據(jù)處理

打開(kāi)L波段(1型)數(shù)據(jù)處理軟件，選定該時(shí)次數(shù)據(jù)，軟件自動(dòng)生成綜合觀(guān)測(cè)記錄，仔細(xì)檢查會(huì)發(fā)現(xiàn)，記錄的內(nèi)容、格式與02時(shí)單測(cè)風(fēng)要求并不相符，此時(shí)還需要進(jìn)一步處理。在探空數(shù)據(jù)處理軟件 “探空數(shù)據(jù)處理”中點(diǎn)擊“文件屬性”，將工作方式改為“單測(cè)風(fēng)”，測(cè)風(fēng)方式改為“無(wú)斜距測(cè)風(fēng)”[3]。此時(shí)數(shù)據(jù)處理軟件會(huì)重新生成單測(cè)風(fēng)記錄，原本高表-16顯示的仰角、方位、斜距標(biāo)簽就會(huì)更改為仰角、方位、高度。

2.4 報(bào)文編發(fā)與傳輸

探測(cè)結(jié)束后，再次檢查探空和測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行人工質(zhì)量控制，確認(rèn)無(wú)誤進(jìn)入軟件報(bào)文目錄(軟件安裝盤(pán):lradargcode)，打開(kāi)本時(shí)次PPAA、PPBB、PPCC、PPDD報(bào)文，按照2010年中國(guó)氣象局發(fā)布的最新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QX/T 120—2010(《高空風(fēng)探測(cè)報(bào)告編碼規(guī)范》)規(guī)定,測(cè)風(fēng)報(bào)文中YYGGa4組的“a4”要根據(jù)探測(cè)類(lèi)型編報(bào)，如表1所示，本次探測(cè)采用經(jīng)緯儀跟蹤探空氣球觀(guān)測(cè)，a4應(yīng)該為“0”[4]。

遵照此規(guī)定，四組報(bào)文中的a4值全部修改，隨后將報(bào)文、基數(shù)據(jù)、狀態(tài)文件和BUFR(表格驅(qū)動(dòng)編碼,是世界氣象組織目前正在大力推薦使用的一種新型編碼格式)報(bào)文全部發(fā)送。

2.5 備注與錄入

值班過(guò)程出現(xiàn)非正常記錄時(shí)，需要詳細(xì)備注，值班員填寫(xiě)特殊情況說(shuō)明，以本次02時(shí)觀(guān)測(cè)為例：一是因L波段雷達(dá)同步機(jī)故障，方位數(shù)據(jù)有誤，故采用備份接收機(jī)與經(jīng)緯儀懸掛探空儀重放球觀(guān)測(cè)；二是某某分后經(jīng)緯儀已無(wú)法觀(guān)測(cè)到氣球，故探測(cè)終止；三是探測(cè)結(jié)束后工作方式改為“單測(cè)風(fēng)”，測(cè)風(fēng)方式改為“無(wú)斜距測(cè)風(fēng)”。注意內(nèi)容表達(dá)清晰、條理清楚、簡(jiǎn)明扼要。并在中國(guó)氣象局綜合氣象觀(guān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控平臺(tái)或PASOM(綜合氣象觀(guān)測(cè)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng))，填寫(xiě)L波段雷達(dá)故障報(bào)告單。

表1 “a4”探測(cè)類(lèi)型的代碼值

3 結(jié)語(yǔ)

高空氣象值班探測(cè)過(guò)程中往往存在著很多不確定性和突發(fā)情況，值班員不僅要對(duì)正常觀(guān)測(cè)業(yè)務(wù)流程和技能相當(dāng)熟練，還要熟練掌握備份接收機(jī)的使用、觀(guān)測(cè)流程、數(shù)據(jù)處理、報(bào)文編發(fā)的要點(diǎn)，在突發(fā)狀況來(lái)臨時(shí)快速應(yīng)變，有條不紊，才能確保探測(cè)資料具有代表性、準(zhǔn)確性、比較性。