特性層

特性層（significant level）指在探測得到的時間一濕度、時間一温度狀態曲線上，能反映出測站上空大氣層結特徵的層次，它們包括逆温層、等温層、對流層項、雲層、明顯的高濕或低温層以及線性內插誤差超過世界氣象組織規定值（對流層1℃或10%，平流層2℃）的一些層次。

特性層是指能反映測站點上空大氣層結構的氣層，要根據每份探空記錄的時温曲線和時温曲線的梯度變化來選取。特性層選擇範圍是：

（1）地面層、對流層頂及記錄終止層；

（2）對流層頂（指觀測記錄中出現的第一對流層頂，下同）以下，大於一分鐘的等温層起止點、或大於兩個電碼符號的逆温層的開始點和終止點；

（3）温度失測的開始層、中間層（任選一點）和終止層；

（4）温度梯度的顯著轉折點，即兩層間的温度分佈與用直線連接的温度比較，超過兩個電碼符號（第一對流屋頂以下），或超過四個電碼符號（第一對流層項以上）的差值最大的氣層；

（5）濕度梯度的顯著轉拆點，即兩層間的濕度分佈與用直線連接的濕度比較，超過十個電碼符號的差值最大的氣層。 ^[1] 

對於某一次放球，在位勢高度和氣壓之間有着單一的關係，它適用於標準層氣壓也適用於特性層氣壓。然標準層氣壓是一些確定的數值（因而沒有誤差），而特性層氣壓則會有觀測誤差。因而與標準層相比，特性層的位勢高度準確定因一個氣壓誤差的直接當量值下降。 ^[2] 

温、濕特性層是指温度或濕度層結曲線的顯著轉折點。温度和濕度特性層往往具體天氣意義，例如逆温層、等温層、雲層形成的高濕層。出現上述這些情況時，其温度和濕度時間曲線將存在明顯轉折。規定兩層間的温度分佈和直線內插温度比較，超過1℃（對流層頂以下）或2℃（對流層頂以上）以上的氣層即可選作穩定特性層。濕度特性層的判斷標準為線性內插偏離超過10%的特徵點。 ^[3] 

温、濕特性層的選擇條件：

（1）地面層；

（2）終止層；

（3）對流層頂；

（4）對流層頂以下厚度大於400米的等温層的起始點和終止點；

（5）對流層頂以下温差大於1度的逆温層的起始點和終止點；

（6） 温（或濕）缺測層起、止點，中間再任選一層；

（7）在110－100hPa之間，如果沒有温、濕特性層，則應在此範圍內加選一層；

（8）凡在T－lnP座標上，温度變化曲線與已選温、濕特性層間的温度線性內插差值在第一個對流層頂以下超過1℃，在第一個對流層頂以上超過2℃者，則在差值最大處補選一温、濕特性層；

（9）凡在U－lnP座標上，濕度變化曲線與已選温、濕特性層間的相對濕度線性內插差值超過15%者，則在差值最大處補選一温、濕特性層；

（10）兩特性層的上層氣壓與下層氣壓比值小於0.6時，該兩特性層之間任意加選一層。

計算温、濕特性層的時間、海拔高度、氣壓、温度、濕度、露點温度、温度露點差、空間定位經緯度偏差數據等。

(1)特性層多，説明本站上空氣層結構複雜，一為兩種不同性質的氣團影響，二是大氣層有多種擾動存在，所以特性層多是天氣轉壞的前兆。

(2)作為特性點的逆温層：①中高層(即600hPa以上)有較強逆温，不論其逆温性質，均能使氣層穩定度加大，不利於對流的發展，低層氣塊的熱力抬升或降雨的動力抬升均不能衝破逆温層，雲層只能在逆温層下聚積，所以不會有較大的降水發生。特別是中層(600～450hPa)有強的下沉逆温，説明為高壓系統控制，未來晴好天氣維持。②600hPa以下有逆温層，利於高濕有效位能的積累，當低層氣團温度升高超過對流温度，或有冷鋒侵入時，熱力或動力抬升能使氣團衝破逆温層，使高濕有效位能爆發性釋放，易觸發強對流的發展和中尺度系統的生成，易造成強降水或冰雹天氣。 ^[4] 

從基測到探空測風記錄的整理，儀器準備工作起着重要作用。儀器的好壞直接影響信號的接收、記錄的整理、氣球的施放高度、球炸率等 。

首先清洗儀器要徹底。在用汽油清洗儀器時，最好把電碼筒取下來清洗，這樣電碼筒不但清洗得乾淨，而且温、濕、壓指針也能容易地清洗到。清洗後必須按次序安裝好，插在風鳴器上，重新聽儀器轉動，是否有摩擦的地方，信號是否清楚，這樣一是能減少重放球，二是避免信號不清而產生誤差。電池浸泡時間與信號的接收、施放高度、球炸率有密切關係。有時球放出去，沒多久不是信號聽不清，就是信號慢慢消失。就考慮是否與電池在鹽水中浸泡的時間有關。按規定，電池在鹽水中浸泡的時間是3～5分鐘。將電池在鹽水中浸泡的時間延長到10～15分鐘，結果發現這樣接收來的信號不但沒有雜音，還提高了施放高度 ，減少了突失現象。

特性層(包括對流層)是反映測站上空大氣特徵的氣層，温、濕綜合考慮選取地面層、對流層、終止層一般情況下比較好選。還有850hPa以上的逆温層最好選取特性層。有時快要到信號終止時，時間延長到十幾～二十幾分鍾，温度變化不大，中間最好加選一層特性層。選 特性層容易出現誤差的一般是温度曲線的轉換段(當温度曲線從第一段轉到第二段或第二段轉到第三段)，有時會出現較長距離內很難確定有轉折的特性層。

假如僅僅在某一點(符號)加選一點顯然不能正確反映温度層結構的實際變化。將採用探空記錄紙搬移的辦法，即將温度由前一段最後一個特性層和後一段最前一個特性層的兩段曲線搬移到一處銜接起來再進行量取選層。方法是，撕一條探空記錄紙，取紙條的某一點作記號，這點與銜接處的温度曲線點對齊，用直尺和三角板將直尺的邊壓在銜接處的某一點上，三角板靠在直尺邊上，平移三角板，搬移的那一段温度曲線最近一個特性層的時間水平線上，用鉛筆如實描下温度曲線，即得一段完整的温度曲線進行量取。

讀取各規定等壓面間的平均温度是求得各層等壓面的最主要依據，如果兩層等壓面平均温度讀數發生了差錯，不但影響該層的高度，而且會使以上各等壓面的高度產生系統誤差，影響整份記錄的使用效果。讀取平均温度時常用的是直尺式憑目測確定的，難免有誤差，兩等壓面時間距離較短時易於量取，誤差較小。反之兩等壓面時間距離拉得較長，升速慢時就較難確定，費時且產生誤差。在核對、審核時我們採取的方法是先將温度曲線平滑處理，遇到這種情況，或是將這段温度曲線在探空記錄紙上對摺起來，用紅、藍鉛筆對摺平分開的部分塗上，取中點，中點所處的符號即為平均温度的正確符號值。

預審過程中常出現一些特殊情況的記錄。某次探空記錄中因氣球升空後，氣壓盒漏氣，其表現形式是升速過快，升速超過每分鐘600m，整份記錄只能整理到500hPa。那麼探空終止前的測風記錄照常整理，編髮電報，其最大風層應在探空實有的記錄高度中選擇，測風記錄在探空終止後用單獨測風方法整理，改變計算分鐘和測風形式。 ^[5] 

氣球升空後的壽命和升速要受到空氣的阻力和磨擦力的影響；受到大氣的湍流和對流的影響；受到雨滴降落和冰雹、冰晶、霰等等各種天氣要素的襲擊。接收到的每一個氣象信息都是反映大氣上空所受以上這些因素的影響而顯現出來的特徵，其中的氣球施放高度，氣球的升速，特性層，高空測風等與天氣的變化之間存在着非常密切的聯繫。

氣球施放高度與天氣

這裏所講的探空氣球的施放高度，指的是回答器好的情況下氣球爆炸的高度，氣球未炸而信號突失的高度不在此論之列。

(1)氣球施放時遇晴天或低層有一層薄雲，其上為深厚的乾暖空氣時，氣球是青雲直上、暢通無阻，它上升的高度一般可達28～35km，氣球施放高度高，説明本站上空為單一的乾暖氣團控制，多數可預示晴天維持，少數則處於冷鋒影響下，天氣變壞的前夜。

(2)在冬春的陰冷天氣，低層靜止鋒雲系維持時，施放高度也是很高，因為穩定的低雲所產生的微雨雪不足以影響氣球在空中的上升和壽命。當雲層增厚或上空有擾動時，才對施放高度造成偏低的影響，連陰天氣內遇此種情況則是降雪的前兆。

(3)在較大的雨天施放氣球時，氣球的上升首先要受到密集降雨的阻撓，再升高就要受到冰粒、冰晶、霰的撞擊而縮短壽命，還會遇到風向風速突變和亂流湍流的磨擦。特別是雷雨雲內的對流、亂流推波助瀾和冰雹的襲擊，所以在較大的雨天，氣球的施放高度較低，大雨和雷雨天氣一般不超過100hPa，連續穩定的中雨天氣最高可達50hPa。

氣球的升速與天氣氣球的升速在氫氣充灌量一定的情況下，直接受空氣密度變化的影響，在天氣穩定的情況下，因空氣密度是隨高度而有規律遞減的，密度的影響可以忽略不計，只有高空某層有密度平流(冷暖流)時才對升速產生影響。 ^[4]