關(guān)于高空大氣探測技術(shù)的發(fā)展及與革新

楊忠城

近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國在氣象探測領(lǐng)域的發(fā)展也取得了良好的成就。我國的大氣探測技術(shù)正在向自動(dòng)化、科學(xué)化的方向發(fā)展，探測效果和探測水平有了顯著提高。大氣探測是氣象系統(tǒng)最基本也是最重要的組成部分，正處于高速發(fā)展的我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)對(duì)氣象服務(wù)的要求也在不斷地增加，大氣探測也影響著多種領(lǐng)域的生活和發(fā)展，大氣探測技術(shù)在農(nóng)業(yè)、海洋業(yè)、牧業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域得到了充分的利用，對(duì)大氣探測的需求不斷地增長的今天使得大氣探測系統(tǒng)走向了更加綜合的發(fā)展方向。

一、我國大氣探測技術(shù)的發(fā)展

我國的大氣探測歷年來都是圍繞著大氣科學(xué)的研究和氣象業(yè)務(wù)實(shí)踐所展開的，通過人事大氣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，采用人工控制對(duì)天氣進(jìn)行預(yù)報(bào)等。今年來，我國的大氣探測技術(shù)獲得了較快的發(fā)展，從第一顆氣象衛(wèi)星的發(fā)射到天氣雷達(dá)的多普勒型的產(chǎn)生等，我國新型探測技術(shù)的不斷研發(fā)使得氣象觀測和大氣觀測技術(shù)日益完善。通過多年的努力我國的大氣探測技術(shù)的發(fā)展是十分驚人的，新技術(shù)帶來的大氣信息更加的準(zhǔn)確和及時(shí)，監(jiān)測的范圍也擴(kuò)展到了我國的每個(gè)角落。

（一）我國近三千來大氣探測技術(shù)的發(fā)展歷程

我國現(xiàn)代大氣探測技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，第一階段是以水印氣壓表的成功和地面觀測網(wǎng)的建立為標(biāo)志的，地面觀測網(wǎng)的形成標(biāo)志著我國大氣探測技術(shù)進(jìn)入了新的里程碑。隨著我國科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，探空儀器的取得了初步的成功，高空觀測網(wǎng)的組建將我國大氣探測技術(shù)引向了第二個(gè)階段。第三階段是以氣象雷達(dá)的使用和氣象衛(wèi)星的發(fā)射成功為標(biāo)志，短短三十年時(shí)間我國的大氣探測技術(shù)卻得到了飛速的發(fā)展。

（二）我國大氣探測技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)

1.二十世紀(jì)初期我國地面氣象觀測網(wǎng)的初步形成，以及大量新型武器的出現(xiàn)，使得我國的大氣探測技術(shù)告別了經(jīng)典的物理學(xué)原理，轉(zhuǎn)向了基于大氣物理原理的探測技術(shù)。光學(xué)濕度表、能見度儀器、遙感儀器等成為了這一階段的標(biāo)志性設(shè)備。

2.能見度儀器、閃電定位儀等設(shè)備的出現(xiàn)使得我國的大氣觀測從人工化到自動(dòng)化轉(zhuǎn)變的標(biāo)志。新型地標(biāo)狀況探頭的出現(xiàn)和地面觀測自動(dòng)氣象站的形成成功等等推動(dòng)了氣象觀測網(wǎng)絡(luò)的組建。

3.二十世紀(jì)二十年代到六十年代，地面觀測像高空觀測、無線電技術(shù)的發(fā)展，突破了百年來只能對(duì)在南的氣象觀測的新局面，使人們逐漸的認(rèn)識(shí)并了解了三位空間的大氣結(jié)構(gòu)。

4.二十世紀(jì)六七十年代，我國第一顆氣象衛(wèi)星風(fēng)云一號(hào)的成功發(fā)射標(biāo)志著我國探測技術(shù)進(jìn)入了遙感探測階段。新型技術(shù)的出現(xiàn)不僅帶來了新的觀測內(nèi)容，同時(shí)還擴(kuò)大了探測空間和探測的連續(xù)性。

三百年來我國氣象探測儀器已經(jīng)有十多種之多，能夠適應(yīng)不同的天氣條件，增高了探測的靈敏度和精確程度，現(xiàn)代化、自動(dòng)化的氣象觀測給我國氣象探測奠定了良好的基礎(chǔ)。

二、我國新型大氣探測發(fā)展現(xiàn)狀

我國現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展使得我國探測手段也有了顯著的發(fā)展。新興的電子技術(shù)、遙感技術(shù)、通信技術(shù)等在大氣探測中的廣泛應(yīng)用為探測工作帶來了便利的同時(shí)也提高了效律。觀測方法和觀測理論的不斷改進(jìn)為大氣探測帶來了新的面貌。

（一）自動(dòng)氣象的建立

自動(dòng)氣象站的組建標(biāo)志著我國大氣探測技術(shù)走向新的里程碑。我國的第一代氣象站是有常規(guī)的儀器的感應(yīng)原件和機(jī)械構(gòu)成，只能使用莫爾斯電碼將觀測到的很少的數(shù)據(jù)傳遞出去。采用脈碼進(jìn)行數(shù)字通信的第二代的自動(dòng)氣象站的精確度、可靠性和觀測項(xiàng)目等等有了明顯的提高。目前我國自動(dòng)氣象站采用集成電路作為主要架構(gòu)，較之前有較高的靈活性，而且檢測的項(xiàng)目從最開始的寥寥無幾已經(jīng)增加到了三十多項(xiàng)內(nèi)容，全國組建了氣象通信網(wǎng)絡(luò)，采用衛(wèi)星、短波、移動(dòng)電話等通信方法，信息傳遞方式更加的安全可靠，探測技術(shù)向自動(dòng)化方向不斷邁進(jìn)。

（二）氣象衛(wèi)星

十三屆三中全會(huì)以來，我國大氣探測技術(shù)有了明顯的進(jìn)步，尤其是我國極軌氣象衛(wèi)星和靜止氣象衛(wèi)星的成功發(fā)射，縮短了我國和發(fā)達(dá)國家間的差距，成為了世界少數(shù)的能夠研發(fā)和發(fā)射成功氣象衛(wèi)星的國家之一。衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)的成功搭建，各應(yīng)用軟件和專業(yè)通信軟件的順利運(yùn)行是我國對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)這項(xiàng)十分復(fù)雜的技術(shù)的掌握的標(biāo)志。氣象衛(wèi)星不僅可以傳輸天氣預(yù)報(bào)、氣修檢測信息等，而且十分的高效和精確。

（三）雷達(dá)探測技術(shù)

多普勒天氣雷達(dá)是我國目前最先進(jìn)的天氣雷達(dá)探測技術(shù)，在2000年時(shí)就已經(jīng)擁有了二十多部的多普勒天氣雷達(dá)投入使用了。多普勒天氣雷達(dá)能預(yù)報(bào)強(qiáng)風(fēng)暴雨、洪水災(zāi)害、颶風(fēng)等十分惡劣天氣，同時(shí)它還能夠?yàn)橥鈭鲩_展大氣科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了良好的依據(jù)。我國已經(jīng)組建成了完善的雷達(dá)信息網(wǎng)，采用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成了雷達(dá)探測系統(tǒng)能夠?qū)⒒夭ㄙY料進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理之后再傳輸?shù)接脩糁g。傳輸?shù)幕夭〝?shù)據(jù)中包括了回波的強(qiáng)度、頂高、累積降水量等等，同時(shí)還可以采用圖像或者數(shù)字信息的形式傳送出去，多普勒天氣雷達(dá)的出現(xiàn)提高了在強(qiáng)對(duì)流天氣下的檢測能力。

（四）地面及高空探測技術(shù)

我國地面氣象觀測系統(tǒng)已經(jīng)能夠穩(wěn)定、高效的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，目前應(yīng)用的地面監(jiān)測技術(shù)主要為有線遙感技術(shù)，已經(jīng)研制了一百余臺(tái)自動(dòng)氣象站對(duì)在南進(jìn)行自動(dòng)觀測。

今年來，全球環(huán)境受到了嚴(yán)重的破壞，霧霾、爆風(fēng)、酸雨、溫度效應(yīng)等一系列環(huán)境問題受到了人民和國家的重視。對(duì)大氣成分的探測也在不斷的探究，我國高空監(jiān)測主要采用L波電子探測設(shè)備對(duì)大氣進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，電子探空儀、閃電定位系統(tǒng)等技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了高空監(jiān)測中。

三、我國高空探測技術(shù)的發(fā)展對(duì)策

面對(duì)高空大氣探測技術(shù)的飛躍發(fā)展，一方面，要視科學(xué)技術(shù)為第一生產(chǎn)力，加大對(duì)高空大氣探測技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的投入力度。高空大氣探測是氣象科學(xué)的重要組成部分，是氣象服務(wù)的重要基礎(chǔ)，是提高天氣預(yù)報(bào)、災(zāi)害預(yù)警的準(zhǔn)確性和實(shí)效性的前提。高空探測技術(shù)的是對(duì)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的綜合利用，任何一門技術(shù)的落后都可能導(dǎo)致我國高空探測技術(shù)的整體水平落后。因此必須加強(qiáng)對(duì)高空大氣探測技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的整體投入和推進(jìn)，要從整體出發(fā)，制定相關(guān)的發(fā)展策略，培養(yǎng)在傳感技術(shù)、遙感技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)、GPS技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的專業(yè)人才，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新型和綜合應(yīng)用型人才隊(duì)伍的建設(shè)。另一方面，從事高空大氣探測作業(yè)的工作人員，要加強(qiáng)學(xué)習(xí)現(xiàn)代先進(jìn)的科學(xué)文化知識(shí)，特別是要加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)和掌握，重點(diǎn)掌握現(xiàn)代化高空大氣探測設(shè)備操作要點(diǎn)，理解探測相關(guān)設(shè)備的工作原理，提高整體科學(xué)技術(shù)水平，以滿足我國不斷快速發(fā)展的高空探測工作的需要。

四、結(jié)語

我們知道，中高層大氣的變化有否密切影響著人類的生存和發(fā)展，除此之外還同全球的氣候以及環(huán)境之間的變化密切相連著，由此可以得知，我們對(duì)于對(duì)中層大氣的研究與探測正我們當(dāng)今世界各航天大國所面臨的一個(gè)共同的挑戰(zhàn)。