试析空中水分对探空仪温度观测的影响

边巴江村 扎堆 贵桑央吉

[摘 要]在气象温度测量过程中，空中水分会直接影响到温度测量数据，导致其失真进而降低气象探空温度观测工作效率，必须予以解决。因此本文就运用到了GTS1型探空仪技术，基于现代化、精细化技术内涵分别测试检验了两段空中水分对探空仪温度观测的实录片段，结合结果阐述测试检验结果有效性，包括空中水分对探空仪温度观测所产生的影响。

[关键词]空中水分；GST1探空仪；温度观测影响；实录片段

[中图分类号]P412.23 [文献标识码]A

空中水分能够导致温度元件在高湿区大量吸附水分到低湿区，在水分蒸发后带走潜热令其温度测值瞬间降低到环境实际温度之下。这种情况就涉及了较为复杂的空气环境温度、水分分布与水分相态问题，解决起来极为棘手，所造成的温度观测失真记录也为气象站工作带来巨大困惑，因此需要通过对空中水分影响探空仪温度观测的实录片段进行分析才能找到问题根源，明确这一影响因素。

1 空中水分和探空仪

1.1 空中水分

空中水分组成成分复杂，其中就包括了水气、水滴和冰晶等等状态，在实际的探空观测过程中，探空仪的温度元件必然会吸附大量水分，根据温度变化而产生冻结、蒸发现象，如此变化直接导致温度观测数据失真。上述情况在探空温度观测领域中被称之为“沾水”效应，这也是探空仪温度观测中的重要误差致因之一。不过由于现代化技术发展进程的不断推进，解决这一问题的新技术也相继出现，像GTS1型探空仪就在技术应用功能方面作出了大幅度改良，能够对探空温度观測过程中所存在的“沾水”效应作出合理判断，处理记录中的不合理现象。

1.2 GTS1型探空仪

GTS1型探空仪主要用于探空质量指标提升，它拥有发射机小型化处理优势，且将传统设备中的电容直接转换为电压电路，另外它的外包纸盒及传感器部分也都被取消。GTS型探空仪的最核心改进还体现在它对于温度、湿度与气压的观测技术革新上，就以它的温度传感器为例，GTS1型探空仪传感器采用了珠型热敏电阻，设备表面则采用到了镀铝工艺，并进行了大幅度的小型化处理，目前拥有极高的灵敏度，滞后系数也相应有所减小。因此采用它来实施温度观测是具有一定现实意义的，它能够提高传统气象探空温度观测工作效率。

2 利用GTS1型探空仪实施温度观测的实录分析

2.1 实录片段一

利用GTS1型探空仪实施温度观测，结合原始观测记录要将温度曲线区域放大10倍左右，并记录放球瞬间。实录片段一以2017年10月3日凌晨00：00到早07：00为例，记录这一时段的温度变化。从03：30开始，探空仪显示空气湿度测量结果急剧下降（从90%下降到30%），此时温度也出现了十分异常的降温情况，在短短5s内就降低到了1.5℃，随后又快速升温。在这5s时间内，GTS1探空仪的行经举例在25m以内，环境温度正常降低值则控制在0.1℃～0.5℃。从这份记录可以看出，它的逆温层温度是有所善生的，但实际上却出现了短时间的降温现象，这令探空温度观测人员非常困惑。

从对探空仪实录片段的分析来看，可以相对明显地看到空中水分已经严重影响了GTS1探空仪，也就是说它的温度元件在高湿区域沾水，当探空仪出云或离开高湿区以后，水分就会迅速蒸发并带走温度元件中的潜热热量，导致元件本身降温。当探空仪上的水分完全蒸发完毕后，它将重新恢复正常。这一段实录案例告诉观测技术人员，当探空仪从高湿区出来以后，如果环境湿度越小，它的水分蒸发也就会越剧烈，结合实际温度变化情况来分析理解这一情况，则会发现某些温度记录在探空仪沾水后期数据会相对隐蔽，容易被技术观测人员所忽略。因此本文认为观测人员在清楚了解这一温度异常变化现象之后，能够对问题记录给出冷静的针对性处理，保证探空仪温度观测的准确性。

2.2 实录片段二

继续看实录片段二，在2018年的2月10日凌晨02：00到早07：00，该段时间内同样采用到GTS1探空仪进行温度观测，发现在04：32时逆温起始层出现36s左右，它直接阻止了底层水分继续向上输送，出现了分子渗透的乱流现象，导致探空仪在温度观测上出现了滞后现象，所观测湿度数据失真。

解决这一问题的关键还在于明确逆温起始层的作用时间和作用位置，并将其与07：00的实际湿度数据进行相对对比，迅速减小二者湿度差异，这样就能明确发生于03：32的逆温起始层水分蒸发变化情况，而对比后可将03：32的错误温度观测记录直接删除。

3 GTS1探空仪的测试检验对温度观测记录的影响分析

在通过对上述两段实录观测片段的分析可以发现，第一如果发生探空仪沾水效应，探空仪本身的降温程度会很明显，空中水分会直接影响到温度元件，导致温度观测数据出现失真状况。可以见得它对于温度观测记录结果的影响还是很大的。根据过往的实践经验来看，它首先就产生了虚假特性层，例如上文所提到的逆温起始层，它会导致探空仪的温度观测结果直接失真。

第二，如果温度观测数据偏小，探空仪沾水效应就会导致等压面高度降低，从实录片段二就可以看到其03：32的观测记录出现了这种情况，所以应该作出记录删除处理。

第三，如果水分大量存在于探空仪中，探空仪在升空以后它的水分沾附蒸发会形成虚假降温现象，且发生率相对随机，例如实录片段一中就出现了这一情况，它增加了技术观测人员对高空温度变化规律的判断难度。

4 总结

本文尝试分析了空中水分对探空仪温度观测的诸多影响，证明合理应用探空仪，积极发现、判断处理问题记录是非常关键的，必要时也要进行数据记录对比，删除错误记录以保证记录真实性。

[参考文献]

[1] 郭启云，赵培涛，张玉存， 等.GTS1型探空仪技术改进对比试验[J].气象科技，2013（02）.

[2] 许霞，陈存根.空中水分对探空仪温度观测的影响[J].气象科技，2016（06）.