高空气象探测业务运行故障与分析处理

时间：2024-08-31

宋煜彬魏清霞

摘要：高空气象探测业务是我国天气预报的重要依据之一，而现阶段高空探测又是以我国自主研制生产的L波段测风雷达为主。L波段雷达作为技术改革式的高空探测主要系统，快速被气象领域所接受，其涉及范围广泛、数据准确度高、工作效率之快，使气象业务方面的探测质量有了极大的改善。但各种高空气象探测业务机在使用过程中，都会出现不同程度的运行故障或异常状况，使系统不能够正常运作，影响观测数据的有效性，本文主要分析高空气象探测业务机在运行时会产生的故障，及故障分析和处理。

关键词：高空气象探测;L波段雷达;运行故障;分析处理

引言

陇南地处秦巴山区、黄土高原、青藏高原的交汇区域，高山峻岭与峡谷盆地相间而形成复杂的地形，气候在横向分布上分北亚热带、暖温带、中温带三大类型。L波雷达观测系统作为此地气象站主要高空气象探测系统之一，相较于其它短波雷达，它具有更强的穿透力、损耗和所需功率较小、观测距离更远的优势，不仅能降低空气中尘埃或水汽粒子等物质对其信号产生的影响，还能对地面以上3000m大气层中风向风速、气温气压、湿度等气象要素进行更自动化的监测和采集，降低错误率。L波段雷达能更高效精准地反馈气象探测信息，提高探测业务质量，为当地气象信息预警提供更准确、更强大的技术支撑。作为一款简单实用的高空观测器，控制气象探测过程中出现的能影响探测数据质量的运行故障，并就一些常见问题进行分析，提出相应处理办法。

1高空气象探测业务运行常见故障及处理办法

1.1天线抖动问题及处理办法

开机时天线出现抖动现象：其一通常是由于雷达电压不稳或速度过快而造成的，严重时，会由于天线电缆接触不良导致故障发生，从而无法进行准确快速的排查;造成这种现象通常是由于主机与示波器等设备同时开启或开启时间间隔较为接近，主机不能充分预热，另一方面，多项设备同时开启运行极易造成电压负荷突然增加而带来电压不稳定现象，操作时加大主机与其它设备开启时间，更能保证设备的良好运行。

其二，在气球准备施放时，处于低仰角状态下的雷达为自动跟踪状态，便会导致天线抖动，大气底层数据信息采集此时便很受其影响;解决这种情况可以将放球软件界面的天空开关转为自动状态后，再重新调为手动，此时打开驱动箱电源即可有效避免以上情况的发生。

1.2雷达天线出现“ 死位”故障时的处理办法

长期暴露在外的雷达天线使用较长一段时间后，便会由于汇流环位置容易积攒灰尘污渍，而导致雷达的方位和仰角无法移动，当电动机驱动箱灯灭报警灯响起时，应及时关闭电动机驱动箱然后迅速重启。工作人员须具备一定对L波段雷达的安装及使用方法知识，如果出现天线转动而方位角数据未发生变化，观测数据异常，此时需要将手动运行替代自动运行，关闭发动机，按序关闭程序再反序打开程序即可;雷达的维修保养也要及时进行，恶劣天气会使雷达装置有一定损耗，针对雷雨天气需要安装防雷装置以避免雷击，时常关注外部天线及各接口连接情况稳定性。

1.3 L波高空气象探测雷达丢球原因及处理办法

高空探测作业时，众多干扰信号会影响主信号的信息接收，其中强弱干扰信号掺杂，直接影响探测到的数据偏差大小，雷雨天雷电携带较强电磁，成为强干扰信号，严重阻碍地面接收高空探测信息，出现丢球，严重时可重新放球以获取完整数据;遇到以上情况时要手动操作“天控”，为避免频率自动跟踪干扰信号，还需调整频率，将天线调到丢球前的仰角及方位，重新设置 “自动”状态，综合分析反馈回来的各种信号变化规律，同时也要继续手动跟踪观测，增加找回丢球概率。

当频率漂移状态出现时，也极易导致丢球发生，探测雷达频率一般为固定探测范围，不可随意调节，当探测仪升至气球爆炸位置时，受地面至高空温度变化幅度巨大影响，导致回答器频率发生漂移，当频率漂移幅度超出有效范围，频率自动调节功能失效，此时探空仪载波频率、雷达工作频率相继出现漂移状态，丢球情况发生;为处理以上状况，需要把“天控”和“频率”均设为手动，根据工作频率范围要求调整雷达工作频率，将雷达天线转为丢球时的仰角和方位，然后将“天控”操作由手动改为自动，一般情况下通过以上操作便可使雷达跟踪到探空仪，如果进行一次未成功定位到，可适当调整雷达天线角度，重复进行以上操作。

过顶丢球多发生在初放球时或升空不久时。当气球与探测雷达天线距离较近，受雷达仰角活动范围限制，释放角度可能正处于雷达天线死角，探测雷达跟踪气球方位角转速不能及时反应，无法获知跟踪路径，无法完成跟踪任务，进而丢球;為避免以上现象，可先将雷达天线调整为丢球前仰角和方位，用手动方式扫描，增益值较小时把“天控”转为手动，用雷达扇扫功能抓球，如未成功，可根据气球和雷达之间的直线距离，进行适当调整，多次扫描，直到抓球成功。

1.4旁瓣抓球故障及处理办法

在能见度较低气象环境下，雷达探测系统探测能力降低，摄像机不能捕捉到气球，便产生旁瓣跟踪问题，或当雷达天线仰角处于其上限活动范围，台站低空出现静风时信号最弱，也会引发旁瓣抓球。旁瓣的确定不单是观察四条亮线，还需辅以其它现象来进一步确定，有旁瓣抓球产生时，高度与气高差异较大，工作人员要提高警惕，及时发现，操作“雷达扇扫天线控制” 持续搜索，如雷达天线仰角和方位角发生改变，需用再次进行扇扫，如未发生改变，为正定向抓球，以上操作完成基本可以再次抓球。

2高空气象探测注意事项

①放球前检查电池运行状态，是否可正常运行，厂家及使用效期都合规合理，保证电池能正常运行，如有检查异常情况要紧事更换;

②探空仪要做好防雷防雨装置，以防止湿度片受影响而接收到不准确测量数据;

③使用前检查好探空仪各个接口线路连接紧密，无脱焊、虚焊、或断裂现象;

④放射前为降低增益可将“自动”转为“手动”，调整接收机频率，使其处于最佳状态;

⑤放球点需根据地面风向风速选择下风处放球，便于雷达能够自动跟踪，大风天气放球需严密关注其运行状态，如自动抓球失败可尽快改为手动抓球。

⑥如打开近程发射机发现凹口太浅，应做适当调整.

3结语

L波段系统是我国较先进高空气象探测操作系统，具有更高精准性，在日常操作过程中不免遇到很多问题及各种运行情况，各种情况发生时，工作人员善于总结分析，便能更好地为高空探测气象业务提供更高的质量保证。

参考文献

[1]姚玉蕾.L波段高空气象观测系统操作心得与体会[J].城市地理，2017（18）.

[2]斯兰芬.L波段高空气象探测雷达丢球原因分析[J].农业与技术，2018（24）.