關(guān)于大氣探測技術(shù)的探究

尼瑪楚多+徐薇

摘要：大氣探測是氣象基本業(yè)務(wù)及氣象服務(wù)的重要基礎(chǔ)，是大氣科學(xué)中重要的組成部分，要想提高天氣預(yù)報的準(zhǔn)確率和服務(wù)質(zhì)量，必須首先提升大氣探測的技術(shù)水平。目前的探測技術(shù)以及探測儀器的研究已經(jīng)成為了大氣研究的重要方面。而今，我們需要明確的一點(diǎn)是單純地利用單一探測技術(shù)已經(jīng)無法完成整個大氣狀態(tài)參數(shù)的測量，為此，我們必需進(jìn)一步采用多種探測手段綜合得出某一區(qū)域的大氣結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：大氣探測技術(shù)

引言：當(dāng)前，大氣探測技術(shù)的特點(diǎn)在隨著自然科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步的同時，也在逐漸地在提升。其中，包括在不斷增強(qiáng)的探測能力，快速發(fā)展的自動化觀測水平，觀測方法及觀測網(wǎng)設(shè)計也在逐漸被重視，觀測工具的有效配合，遙測、遙感和直接觀測等三種高新技術(shù)的同時運(yùn)用，并各取所長。當(dāng)前，國外的一些大型的研究計劃都將觀測系統(tǒng)的建設(shè)置于首要位置來對待，如：氣候變化與可預(yù)報性研究計劃（CLIVAR）、全球能量和水分循環(huán)研究計劃（GEWEX）、世界天氣研究計劃（WWRP）等；

1. 天氣雷達(dá)探測技術(shù)

在氣象業(yè)務(wù)及科研工作中天氣雷達(dá)探測占據(jù)著重要的地位，其中在強(qiáng)風(fēng)暴天氣、咫風(fēng)、洪水及開展外場用大氣科學(xué)試驗(yàn)等方面的監(jiān)察和預(yù)報中，起到至關(guān)重要的作用，并且其發(fā)展速度也是非常的迅速。

目前，loCM雷達(dá)為探測的主要采取設(shè)備，其探測距離一般為邁/45oKM，構(gòu)成較完善的雷達(dá)網(wǎng)，裝備有比較完整的伺服系統(tǒng)，回波資料的數(shù)字化管理在依賴電子計算機(jī)的基礎(chǔ)上完成，并且能和用戶之間也形成比較好的護(hù)送設(shè)備。英國氣象局雷達(dá)監(jiān)測中心經(jīng)過20多年的探索發(fā)展，其雷達(dá)網(wǎng)已經(jīng)幾乎可以把全英國重要地區(qū)以全部覆蓋的標(biāo)準(zhǔn)，并且同時西歐的氣象雷達(dá)網(wǎng)也相繼被使用在其中，使得這些為短時間預(yù)報提供分辨率非常高（雷達(dá)站鄰近ZXZKM，全國范圍sx5KM，平均五分鐘掃描一回）的降水（雨或雪）資料。近年來，F(xiàn)RONTIERS系統(tǒng)也在英國的這些雷達(dá)設(shè)備中同時配備，其在顯示技術(shù)是應(yīng)用當(dāng)今最強(qiáng)最新的顯示系統(tǒng)，并且可以短時間內(nèi)提供出雷達(dá)觀測文件和衛(wèi)星的綜合預(yù)報。

2.GPS無線電掩星探測技術(shù)

GPS無線電掩星技術(shù)在探測地球大氣方面被認(rèn)為是當(dāng)前大氣探測中最具有潛力的技術(shù)方法之一。GPS無線電掩星能夠反演地球大氣彎曲場、密度場、反射場及中性大氣層的熱度、氣壓、電離層剖面和濕度剖面等，都是國防建造、大氣科學(xué)、氣象、地球?yàn)?zāi)難預(yù)報等等相關(guān)應(yīng)用部門的必須采取的數(shù)據(jù)。當(dāng)前，我國已經(jīng)制定了我方的掩星觀測用的小衛(wèi)星方案。MicroLabl、Orsted ，SAC-C及CHAMP等衛(wèi)星都曾獲得重要的觀測結(jié)果。其中實(shí)行地球大氣速剖面的反演是應(yīng)用GPS無線電掩星技術(shù)的首要研究課題。當(dāng)今，COSMIC衛(wèi)星是我國臺灣同美國計劃共同發(fā)射的，其即將為這一領(lǐng)域的探究提供更充分的GPS掩星資料。雖然GPS掩星技術(shù)目前僅僅被認(rèn)為是一項(xiàng)新技術(shù)，但其在空間探測方面所展示出的應(yīng)用潛力卻非常大，不僅可以在全球內(nèi)的觀測中實(shí)現(xiàn)晝夜觀測能力，而且還具有很多非常重要的特點(diǎn)，如：垂直分辨率高、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確和探測參量多等。

3.衛(wèi)星遙感探測技術(shù)

我們知道，多種大氣微量成分同步測量和獲得全球分布特質(zhì)的發(fā)展方向是中高層大氣衛(wèi)星遙感技術(shù)的正向著方向發(fā)展，考慮到中高層大氣的這一特點(diǎn)。我們?nèi)粘Ｔ谛l(wèi)星探測方面，對中層大氣溫度和臭氧含量除了以往常規(guī)的NOAA衛(wèi)星測量外，還進(jìn)一步針對中層大氣的溫度、臭氧、大氣微量和二氧化氮成分及氣溶膠等中層大氣的溫度、大氣壓力及臭氧的測量而進(jìn)行發(fā)射了SME、ERBS等衛(wèi)星。其中，較為突出的研究成果便是馬瑞平等利用衛(wèi)星傳感技術(shù)得到的中層大氣以及平流層所探究收集到的資料在1979至1981年對中層大氣的溫度，首次對我國上空20—80千米大氣溫度的分布特征做出了較為詳細(xì)全面的分析。除此之外，沈長壽等更是通過利用AE—D衛(wèi)星對于中性大氣數(shù)密度的觀測所得到的大量的值得研究地資料，通過實(shí)驗(yàn)探究與分析得出對中性大氣加熱的理論是符合實(shí)際情況的。

4.氣球、火箭及飛船探測技術(shù)

為了能夠?qū)Τ粞鯇拥玫竭M(jìn)一步的認(rèn)識和很好的保護(hù)，結(jié)合現(xiàn)如今的技術(shù)手段，人們通過衛(wèi)星、激光雷達(dá)、氣球等諸多手段對其進(jìn)行著不斷地探究。相比較其他方式而言，當(dāng)今最為直接和有效的手段之一是大氣臭氧探空系統(tǒng)。由我國大氣科學(xué)院和我國氣象局大氣探測集中實(shí)驗(yàn)基地聯(lián)合合作所研發(fā)出的大氣臭氧探空系統(tǒng)數(shù)字化屬于電化學(xué)式臭氧探空系統(tǒng)相對于我們獲得臭氧含量的信息做出了巨大的貢獻(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)今的技術(shù)發(fā)展，大氣臭氧探測系統(tǒng)能夠從地面到30KM高度范圍內(nèi)的整個大氣層內(nèi)各個高度上的臭氧含量值進(jìn)行獲得。不僅如此，我們還可以對這些高度上的溫度、濕度以及起氣壓等進(jìn)行獲知，并可同時獲得這些高度上的溫度、濕度、氣壓和風(fēng)等氣象資料，這無疑是我們研究成果的一大進(jìn)步。

5. 今后大氣探測技術(shù)發(fā)展趨勢

向綜合探測方向發(fā)展是我國大氣探測技術(shù)的總體未來發(fā)展趨勢。如遙測遙感與大氣觀測，天基空基于地基，常規(guī)與非常規(guī)觀測等。新型設(shè)備的研制和開發(fā)，逐漸實(shí)現(xiàn)可以使信息能夠在獲取、預(yù)處理及傳輸上實(shí)現(xiàn)一體化的效果。遙測遙感技術(shù)自動化方向的發(fā)展，把部分較為繁瑣的目測及器測項(xiàng)目逐一取代。高精度方向的發(fā)展，是未來在時空上的高分辨率探測精度的必然，同時多功能和小型化也是探測儀器未來的發(fā)展方向。

結(jié)語：人類生存環(huán)境、災(zāi)害性天氣事件及氣候變化將大氣探測技術(shù)的今后發(fā)展和研究的中心，特別是如大氣和水汽成分探測、成分探測、強(qiáng)對流系統(tǒng)（暴雨、雷暴、臺風(fēng)等）中層大氣狀態(tài)與中的微物理量和電參量直接探測等等一些極端天氣事件和特殊大氣探測現(xiàn)場探測。結(jié)合探測新原理與遙感反演離理論和模型，研究、開發(fā)大氣參數(shù)和過程探測的新技術(shù)和新方法，都將形成平流層大氣和對流層與環(huán)境的綜合探測系統(tǒng)，在推進(jìn)其交叉科學(xué)及大氣科學(xué)的發(fā)展，特別是在增進(jìn)地球系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展方面和認(rèn)識展現(xiàn)著重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張慶陽， 張沅， 李莉， 田靜. 大氣探測技術(shù)發(fā)展概述[J]. 氣象科技， 2013， （02）.

[2]郄秀書， 呂達(dá)仁 ，陳洪濱， 王普才， 段樹， 章文星， 王鑫， 宣越健， 王勇， 霍娟， 白建輝， 杜睿. 大氣探測高技術(shù)及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 大氣科學(xué)， 2008， （04）.