湖北省武汉市气象局 湖北武汉 430040
摘要：自高空气象观测工作中引入L波段雷达以来，其探测质量得到了大幅度提升。但是由于它的探测精度高，对各种条件的需求也加高，难免会有各种问题出现。基于此，本文结合武汉市气象局高空气象观测的实际，重点对L波段雷达操作问题进行分析，并提出了有针对性的处理对策。
关键词：高空气象观测 L波段雷达 操作问题 分析处理
引言
高空气象观测的重要手段是高空探测雷达。L波段高空气象探测是我国新一代高空气象探测系统的重要组成部分。主要组成部分包括有地面L波段二次测风雷达和GTSI型电子探空仪，具有自动化程度高、时效性快、能耗少、重量轻、精确度水平高等特点。自武汉站建成并投入使用以后，在湖北省气象预报、防灾减灾，尤其是重大灾害性天气过程中提供了及时、准确以及全面的高空气象基本数据信息。为了将高空气象观测中的L波段雷达性能充分发挥出来，获取更加准确详细的观测资料信息，应做好L波段雷达操作问题的分析和处理。
1、L波段雷达工作的基本原理
气象部门在使用L波段雷达开展高空气象观测的过程中，需要使用到GTSI型的电子探空设备，在实际的高空气象观测中，L波段雷达通过对探空气球上携带的探空仪发出的信号进行跟踪，对高空中气压、温度、湿度进行实时探测。探空球在上升过程中，会利用无电线回答器发出信息，监测人员可以根据接收到的信息准确判断探空气球的具体方位信息，同时还能将L波段雷达与探空气球之间的距离和角度计算出来。随后就能根据数学计算公式，计算高空中风向风速数据信息。
另外，L波段雷达在计算高空中的温度、湿度以及气压数据信息时主要借助于探空气球下携带的探空仪完成，探空仪由温度传感器、湿度传感器、智能转换器、发射机和电池组成，探空仪在大气探测中占有重要地位。
2、高空气象观测L波段雷达操作问题分析处理
2.1 雷达天线抖动问题
高空气象探测雷达天线主要是相控电扫微带平板的天线装置。在每一次对雷达进行开机时，因电压不稳或者是开机速度过快都会使雷达天线出现突然性抖动。为了尽快解决雷达天线抖动问题，工作人员在开机之前应将雷达主机电源打开，之后逐一打开示波器等相关设备，最后才能将驱动箱电源打开。为了使主机有足够的时间进行预热，应确保打开主机和驱动箱时有一定的时间间隔。电压不稳定会使天线抖动问题更加严重，为了避免出现电压不稳定的情况，应在最后打开驱动箱电源。这种开启方式可以确保相关的设备正常运行。
2.2雷达天线出现“死位”
通常情况下，雷达天线主要安装在露天环境中，很容易使汇流环位置变脏，进而造成雷电天线仰角及雷达方位出现“锁死”不动的情况，驱动箱仰角及其方位绿色指示灯熄灭，只有红色指示灯和界面报警灯亮起。其正确的处理办法是关雷达，间隔几分钟之后重新启动。在实际的高空气象观测中，一旦发现雷达天线出现“死位”，应及时进行正确处理，只要处理及时，放球过程中不会影响正常观测。
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2.3接收机增益与频率调整最佳状态
在实际的高空气象观测中，为了确保信号达到良好的状态，应同步调整接收机增益和频率。首先应确保雷达天线对准探空仪器，增益指示器表头对应的数值最小且示波器的四条亮线平整、在确定好增益数值后，将频率开关设置成自动调整，应确保频率指针表头在1670-1675MHz附近。另外，还可以借助于小发射机进行调整，将示波器转换为距离方式，使凹口深度在1/3～2/3之间，只有保证四条亮线的平整才能说明达到最佳状态。在发球过程中，随着探空高度的变化，频率数值也会发生变化，为了提升接收信号的稳定性，应时刻关注频率数值的变化，必要时改频率自动为手动，人工参与调整频率。
2.4不能实现自动跟踪放球
受到大风天气的影响，在实际的放球过程中，有时会有不能自动跟踪放球的情况出现。若天控开关处于自动状态，会有雷达下限报警和天线没有目标乱转动的情况出现，放球后就会出现丢球的情况若人工抓不回球，就只能重发球了。为了处理该问题应在放球之前将天控状态调节为手动，通过手动的方式对天线仰角和方位进行控制，并借助于摄像头来跟踪气球的方位，应在摄像头屏幕中间位置处锁定气球位置，在稳定放出气球后，仰角增大，此时就可以将天控开关调节成自动状态。当摄像头中看不到气球的影子时，为了避免出现旁瓣抓球，可以选择“扇扫”功能，当四条亮线齐平，且凹口处于竖线中间位置处，说明跟踪正常。
2.5丢球后人工追踪寻找
在实际的高空气象探测中，由于L波段雷达仰角限制在负6度到92度之间，所以当仰角高于90度时，往往容易卡死而丢球，为了尽快处理这种问题，应结合地面当时的风向风速大致估算出仰角和方位数值，固定仰角转动方位，若方位转动了360°后还是没有找到探空气球，需要调整仰角，再次方位360度转动，寻找探空气球，在查找的过程中应时刻查看四条亮线和增益数值的变化情况，信号最强位置处的增益数值最小，探空讯号会更强，高差较小。还有一种情况是风太大会瞬间过顶，此情况在冬天会发生的较多，由于风大，雷达仰角和方位会跟踪不上，此情况仰角一般不会太高，我们只需在低仰角查找即可，抓到球后千万别忘了选择“扇扫”功能，当四条亮线平齐且斜距跟踪正常，扇扫前后仰角方位无明显变化时，表示抓球成功。
2.6是否存在旁瓣跟踪
在实际的高空气象观测中，一旦遇到大雾、阴雨和低能见度的天气，前期气球过顶等情况，在摄像机内没有气球踪影，很容易出现旁瓣跟踪，若跟踪时间过长必须重放球。在判断是否出现旁瓣时不仅要结合四条亮线，还要根据其它情况。若是旁瓣追踪，高差会不稳定，而且越到后面高差越大，若在夜间可以结合每分钟升速在300-400之间进行确定，探空讯号弱都会引起旁瓣抓球，在确定斜距跟踪正常后进行扇扫。
3结论
L波段高空气象探测系统是中国自主研发的，其工作原理是将数字探空仪与L波段雷达进行结合，高空测报人员应对高空探测业务进行熟练掌握，能发现问题并能及时处理问题，加强业务学习，善于总结工作中的经验和教训，认真分析特殊天气下的特殊情况，精确、规范、严谨、认真的取准取全第一手高空探测资料。进而获取更加准确、详细的观测资料信息，以推动我国气象事业的顺利开展。
参考文献：
[1]张定文，帅建疆.L波段高空气象探测雷达操作特殊问题及处理方法[J].农业与技术，2013，33（5）.
[2]李洁梅.L波段高空气象探测雷达操作特殊问题及处理方法[J].农业与技术，2013，33（6）.
作者简介：吴芬（1972-），女，汉，湖北省武汉市人，大专学历，助理工程师，从事气象观测工作。
论文作者:吴芬
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/2/3
标签：高空论文; 波段论文; 仰角论文; 气象论文; 天线论文; 气球论文; 情况论文; 《基层建设》2017年第31期论文;