高空氣象探測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析與未來發(fā)展

王 娜，高振鐸

(齊齊哈爾市氣象局，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

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高空氣象探測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析與未來發(fā)展

王 娜，高振鐸

(齊齊哈爾市氣象局，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

我國(guó)幅員遼闊，也是氣象大國(guó)，而高空探測(cè)站作為重要的氣象探測(cè)組成部分，在我國(guó)應(yīng)用發(fā)展較晚，我們要持之以恒、積極探索高空氣象探測(cè)技術(shù)。結(jié)合高空氣象探測(cè)發(fā)展史和國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀，為我國(guó)高空氣象探測(cè)系統(tǒng)發(fā)展提出意見和建議，以提升我國(guó)氣象探測(cè)水平。

高空氣象；探測(cè)系統(tǒng)；現(xiàn)狀分析；未來發(fā)展

目前，我國(guó)共建有各類型氣象站4 500多個(gè)，高空氣象探測(cè)網(wǎng)也已成形，中國(guó)已經(jīng)成為世界氣象組織的重要成員國(guó)之一，是世界上高空探測(cè)站分布最為密集的國(guó)家之一。以高空氣象探測(cè)發(fā)展史為切入點(diǎn)，對(duì)氣象探測(cè)現(xiàn)狀展開分析，以期全面提升氣象探測(cè)水平。

1 高空氣象探測(cè)發(fā)展史

隨著我國(guó)氣象探測(cè)技術(shù)水平的迅速提升，高空探測(cè)站建設(shè)數(shù)量不斷增加，我國(guó)已經(jīng)形成了相對(duì)完善的高空氣象探測(cè)網(wǎng)絡(luò)。但我國(guó)高空氣象探測(cè)發(fā)展時(shí)間有限，高空氣象探測(cè)系統(tǒng)尚處于初步發(fā)展階段，我們應(yīng)對(duì)高空氣象探測(cè)進(jìn)行綜合全面的分析，提升高空探測(cè)技術(shù)水平，推動(dòng)現(xiàn)代化氣象探測(cè)系統(tǒng)發(fā)展。

經(jīng)過我國(guó)氣象工作者長(zhǎng)期不懈的努力，我國(guó)已經(jīng)成為世界氣象組織中重要的成員國(guó)之一。目前，我國(guó)建有各種類型氣象站4 500多個(gè)，高空氣象探測(cè)網(wǎng)逐步成形，是迄今為止全球高空氣象探測(cè)站密集度最大的地區(qū)之一，也是重要的全球高空氣象探測(cè)網(wǎng)成員之一。

高空氣象探測(cè)是全球氣候觀測(cè)、天氣變化分析的重要組成部分，是人類科學(xué)進(jìn)步的重要標(biāo)志，高空氣象探測(cè)的準(zhǔn)確性可以幫助人們做好應(yīng)對(duì)惡劣環(huán)境的準(zhǔn)備，保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。最早的氣象探測(cè)源于風(fēng)箏的使用，1749年英國(guó)的氣象學(xué)家將溫度計(jì)綁到風(fēng)箏上，將其送入高空進(jìn)行探測(cè)，開啟了人們高空探測(cè)的歷史先河。不少氣象人士通過各種探測(cè)手段進(jìn)行高空氣象探測(cè)，先后進(jìn)行了高空氣溫、氣壓、風(fēng)向等方面的探測(cè)，標(biāo)志著人類高空探測(cè)技術(shù)的進(jìn)步。但受技術(shù)和其他各方面因素的限制，人們發(fā)現(xiàn)早期的探測(cè)方法并不能及時(shí)準(zhǔn)確地將探測(cè)數(shù)據(jù)記錄下來，這種氣象探測(cè)也缺乏實(shí)際觀測(cè)意義。經(jīng)過長(zhǎng)期的鉆研，蘇聯(lián)莫爾恰夫首創(chuàng)了無線電探空儀，這種儀器的發(fā)明極大地推動(dòng)了高空探測(cè)事業(yè)的發(fā)展，該儀器具有體積小巧、觀測(cè)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，它的探測(cè)高度可達(dá)到10～15 km，無線電高空探測(cè)儀器逐漸得到推廣。無線電探測(cè)正式發(fā)明于1931年，之后芬式無線探空儀成為了高空氣象探測(cè)主要的設(shè)備儀器。

2 我國(guó)高空氣象探測(cè)現(xiàn)狀

我們應(yīng)嚴(yán)格遵循WMO標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行全球探空站的準(zhǔn)確劃分，全球探空站具體可分為以下幾類：全球氣候觀測(cè)系統(tǒng)探空站、國(guó)內(nèi)探空站、全球資料交換探空站，這些探空站構(gòu)成了完整的全球高空探測(cè)網(wǎng)。除港臺(tái)外，我國(guó)氣象局共建有120個(gè)常規(guī)高空氣象探測(cè)站，其中大部分參加了全球資料交換，7個(gè)為GCOS站、14個(gè)全球氣候月報(bào)資料交換站，但是高空探測(cè)站的用途不單單是在氣象探測(cè)方面，也被用于其他部門的觀測(cè)。

我國(guó)高空氣象探測(cè)自20世紀(jì)50年代以來一直是59-701系統(tǒng)，通過不斷研究探索，研制出了探測(cè)精度、自動(dòng)化水平更高的L波段系統(tǒng)，我國(guó)目前已經(jīng)有將近100部L波段探空系統(tǒng)，逐漸取代了59-701系統(tǒng)，推動(dòng)了高空氣象探測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步。筆者對(duì)高空氣象探測(cè)系統(tǒng)發(fā)展的兩個(gè)方面進(jìn)行論述，希望能夠加強(qiáng)人們對(duì)現(xiàn)代化高空探測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀的了解，推動(dòng)高空氣象探測(cè)工作的發(fā)展。

2.1 傳感器

由于對(duì)環(huán)境要求較高，因此傳感器在使用過程中常會(huì)受到雷電、大風(fēng)等惡劣環(huán)境的影響，導(dǎo)致儀器測(cè)量精準(zhǔn)度低。目前，我國(guó)普遍應(yīng)用的L波段高空氣象探測(cè)傳感器能夠測(cè)量的溫度為50 ℃～90 ℃，它采用的主要是GPM2熱敏電阻，短波反射率高于93%；而濕度傳感器使用的是XGH-02型二元特性傳感器。我們必須要特別注意溫度變化對(duì)溫度傳感器的影響，要根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行修正，確保溫度在合適的范圍內(nèi)，保證探測(cè)的精準(zhǔn)度。與溫度傳感器相比，壓力傳感器也存在一定的問題，如線性誤差、靈敏度溫度漂移等，它采用了24PC型硅阻固態(tài)壓力膜盒，使用過程中需要以全量程溫度補(bǔ)償?shù)姆绞较涣家蛩赜绊?，這樣才能提升壓力數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。我國(guó)一直致力于高空氣象探測(cè)傳感器的研究，積極研發(fā)新型電子探空傳感器，彌補(bǔ)了以往探測(cè)過程中的不足，奠定了扎實(shí)的高空氣象探測(cè)發(fā)展基礎(chǔ)，為我國(guó)高空氣象探測(cè)事業(yè)貢獻(xiàn)了力量。

2.2 測(cè)風(fēng)方式

測(cè)風(fēng)系統(tǒng)常見的有四種：一是東南亞、南美、非洲等地采用的現(xiàn)代化GPS側(cè)風(fēng)系統(tǒng)。二是我國(guó)和蘇聯(lián)使用的雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)。三是歐洲、韓國(guó)、加拿大等國(guó)家使用的羅蘭導(dǎo)航測(cè)風(fēng)探空系統(tǒng)。四是日美等國(guó)家使用的無限點(diǎn)經(jīng)緯儀測(cè)風(fēng)系統(tǒng)。通過國(guó)內(nèi)氣象科研人員的努力，我國(guó)已經(jīng)自主研制出了GPS測(cè)風(fēng)探空儀，這極大彌補(bǔ)了我國(guó)高空氣象探測(cè)的不足，推動(dòng)了我國(guó)氣象探測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

3 我國(guó)高空氣象探測(cè)的未來發(fā)展

3.1 常規(guī)高空探測(cè)的未來發(fā)展

高空氣象探測(cè)發(fā)展必須要實(shí)現(xiàn)高空探測(cè)傳感器設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)化，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)傳感器的自主研發(fā)，實(shí)現(xiàn)傳感器實(shí)踐常數(shù)、探測(cè)精度等方面的突破，充分發(fā)揮科技優(yōu)勢(shì)，全面提升我國(guó)高空氣象探測(cè)傳感器的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。應(yīng)積極研發(fā)高空探測(cè)各項(xiàng)技術(shù)，提升軟硬件方面的應(yīng)用水平，充分發(fā)揮各項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提升探測(cè)水平，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)探測(cè)自動(dòng)化。

3.2 高空綜合探測(cè)的未來發(fā)展

未來，氣象高空探測(cè)將會(huì)由單一定性的大氣層觀測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)槿詣?dòng)遙感監(jiān)測(cè)，將對(duì)地球整體變化進(jìn)行觀測(cè)，隨時(shí)隨地反饋信息，以提高氣象預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性?？茖W(xué)技術(shù)在發(fā)展，高空氣象探測(cè)也將會(huì)融入越來越多的科技元素，測(cè)風(fēng)雷達(dá)、風(fēng)廓線儀、激光雷達(dá)等現(xiàn)代科技手段的應(yīng)用將會(huì)極大提升高空探測(cè)的應(yīng)用條件，進(jìn)一步拓展高空氣象觀測(cè)目標(biāo)和方法。各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)手段在高空氣象探測(cè)中的應(yīng)用將會(huì)為人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更加全面、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

4 結(jié)語

為了全面推動(dòng)我國(guó)高空氣象探測(cè)系統(tǒng)發(fā)展，整合氣象資源優(yōu)勢(shì)，拓展高空氣象業(yè)務(wù)發(fā)展范圍，奠定扎實(shí)的氣象觀測(cè)基礎(chǔ)，應(yīng)將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)融入現(xiàn)代氣象探測(cè)系統(tǒng)中，使其更好地為人類社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。

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Present situation analysis and future development of high-altitude weather detection system

WANG Na, GAO Zhen-duo

(Qiqihar Meteorological Bureau, Qiqihar 161006, China)

High-altitude exploration station as an important meteorological detection component has developed late in China, which needs us to persevere and actively explore high-altitude weather detection technology. Combined with the history of high-altitude weather detection and domestic application status, suggestions were proposed for the development of China′s high-altitude weather detection system and enhancement of China′s meteorological exploration.

High-altitude weather; Detection system; Situation analysis; Future development

2017-01-27

王娜(1980-)，女，工程師。

P412.2

A

1674-8646(2017)08-0023-02