氣象觀測(cè)的新階段—大氣遙感探測(cè)

左常鵬

摘要：近些年來，許多探測(cè)大氣的技術(shù)系統(tǒng)都有所更新與進(jìn)步，比如氣象衛(wèi)星和微波、可見光輻射、紅外等，我們把這類探測(cè)技術(shù)統(tǒng)稱為大氣遙感探測(cè)，大氣遙感探測(cè)也意味著氣象觀測(cè)發(fā)展到了一個(gè)新階段，這些新技術(shù)恰好迎合了各部門對(duì)氣象資料的迫切需要，也給我們帶來許多豐富多彩的定量信息和大氣圖像。

關(guān)鍵詞：大氣遙感；氣象；新階段

前言：

大氣遙感是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的大氣科學(xué)的新興學(xué)科分支。大氣遙感探測(cè)的出現(xiàn)既是各部門對(duì)氣象資料迫切需要的結(jié)果，又是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物。它的未來發(fā)展不可限量，我們要掌握好它，使它能夠更好的為我們所用，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)我國四個(gè)現(xiàn)代化的遠(yuǎn)大目標(biāo)。

一、常規(guī)探測(cè)的特點(diǎn)

常規(guī)探測(cè)指運(yùn)用“直接感應(yīng)”原理探測(cè)，即與感應(yīng)器有直接接觸面積的那一部分空氣的特性才是儀器所測(cè)量的范圍，如果沒有與感應(yīng)器相接觸，儀器就沒有辦法測(cè)出來[1]。此外，我們所測(cè)量的要素會(huì)直接作用于感應(yīng)器，并且會(huì)使感應(yīng)器產(chǎn)生量的變化，這種變化會(huì)通過適當(dāng)?shù)姆绞綐?biāo)示出來。

常規(guī)探測(cè)有許多優(yōu)點(diǎn)，一方面，它比較直截了當(dāng)，也比較容易得到比較精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。另一方面，它所測(cè)量的要素通常來說都是天氣預(yù)報(bào)等氣象業(yè)務(wù)所需要的常規(guī)要素。但是同時(shí)它也存在著局限，常規(guī)探測(cè)越來越難以滿足人們?nèi)兆釉鲩L的對(duì)進(jìn)一步掌握天氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律以提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率等要求的需求，在許多方面都顯露出它的重重矛盾。一方面，我們實(shí)際工作中真正需要的內(nèi)容，往往是常規(guī)觀測(cè)的要素所缺少的，常規(guī)觀測(cè)要素與實(shí)際需要內(nèi)容之間差距越來越大。比如了解強(qiáng)風(fēng)暴系統(tǒng)云內(nèi)在結(jié)構(gòu)需要雷達(dá)等遙感探測(cè)手段；另一方面，常規(guī)觀測(cè)的時(shí)間間隔太長，不能適應(yīng)實(shí)際工作的需要，比如一些部門需要的快速有效的實(shí)時(shí)信息，常規(guī)觀測(cè)并不能滿足它們的這種需求，一兩次探空也無法滿足危險(xiǎn)天氣預(yù)報(bào)的要求。此外，我們對(duì)正確認(rèn)識(shí)大氣環(huán)流的概況以及活動(dòng)規(guī)律等的需求，常規(guī)探測(cè)往往也不能很好的滿足。常規(guī)探測(cè)的種種局限性加上科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，使得氣象觀測(cè)發(fā)生了革命性的轉(zhuǎn)變，各種各樣的新型探測(cè)大氣的方法應(yīng)運(yùn)而生，人們開始尋求突破常規(guī)探測(cè)局限的方法。

二、大氣遙感探測(cè)的出現(xiàn)與發(fā)展

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使我們進(jìn)一步了解大氣環(huán)境的欲望更加強(qiáng)烈，也因此，大氣遙感探測(cè)應(yīng)運(yùn)而生。二十世紀(jì)三四十年代，也就是第二次世界大戰(zhàn)期間，人們?cè)诶美走_(dá)搜索空中的飛機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了云雨對(duì)搜索工作的干擾性，恰好可以利用這種“干擾”回波，判斷大氣中云雨在幾百公里范圍內(nèi)的分布情況，也是從這時(shí)候開始，人們開始了對(duì)微波氣象雷達(dá)的研制，使空間遙感技術(shù)的研究和運(yùn)用有了很大的發(fā)展。

二十世紀(jì)六十年代，出現(xiàn)了氣象衛(wèi)星探測(cè)，人們可以連續(xù)監(jiān)視、探測(cè)全球大氣的風(fēng)云變幻，利用氣象衛(wèi)星探測(cè)，人們可觀測(cè)覆蓋全球的空間。與此同時(shí)，對(duì)局部天氣觀測(cè)的空間分辨率也可以精細(xì)到一公里至幾十公里的范圍。如果說微波雷達(dá)探測(cè)是大氣遙感探測(cè)的先鋒，那么氣象衛(wèi)星探測(cè)就可以稱得上是遙感探測(cè)的主力軍。

從二十世紀(jì)五十年代開始，有人提出了新的方案，他們認(rèn)為可以利用大氣中某些波段的紅外輻射來推算大氣溫度垂直分布，近幾十年，也有許多人對(duì)此進(jìn)行了研究試驗(yàn)。與此同時(shí)，另一個(gè)研究試驗(yàn)也在進(jìn)行著，即利用大氣微波輻射遙感大氣[2]。目前，人們把紅外和微波這兩種遙感的手段結(jié)合起來運(yùn)用，使其取長補(bǔ)短，這大大豐富了我們隊(duì)大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)與了解，也大大促進(jìn)了探測(cè)全球大氣的發(fā)展。

在大氣遙感領(lǐng)域，除了以上幾種技術(shù)，其他新技術(shù)也在陸續(xù)發(fā)展起來。比如六十年代初的激光新技術(shù)。這些新技術(shù)的出現(xiàn)，使大氣遙感探測(cè)逐步發(fā)展成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的領(lǐng)域，研究試驗(yàn)工作的進(jìn)展，也給實(shí)際工作帶來了許多便利，加上各個(gè)國家對(duì)它的重視程度很高，研究試驗(yàn)工作有序展開，使得它有很大的發(fā)展空間。

三、大氣遙感探測(cè)的特點(diǎn)

大氣遙感探測(cè)與常規(guī)觀測(cè)二者既有相同之處，又相互區(qū)別，它們兩者的目的是一致的，都是為了更好更多地提供大氣信息而服務(wù)，但是大氣遙感探測(cè)彌補(bǔ)了常規(guī)觀測(cè)的許多不足，解決了實(shí)際工作中的諸多難題。

大氣遙感探測(cè)有以下幾個(gè)特點(diǎn)。一，與常規(guī)觀測(cè)凡是不與感應(yīng)器相接觸的空氣就不能測(cè)量出來不同，它接收的一般不是直接顯示的氣象要素，而是大氣本身發(fā)射的或者經(jīng)由大氣作用了的其他波動(dòng)信號(hào)。二，大氣遙感探測(cè)克服了常規(guī)觀測(cè)的局限性，它遠(yuǎn)離被測(cè)對(duì)象，有時(shí)甚至可以接受到視野以外的大氣信息。三，大氣遙感探測(cè)的系統(tǒng)比較復(fù)雜，它對(duì)接受系統(tǒng)等提出了更好的要求，在運(yùn)用過程中，它的波動(dòng)信號(hào)也比較弱。不過，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，這些要求可以被很好的滿足。大氣遙感探測(cè)涉及到很多方面的研究和技術(shù)工作，比如研究大氣和各種波的相互作用、研制各種遙感技術(shù)設(shè)備、研制遙感大氣的“解算過程”理論、研制遙感結(jié)果的實(shí)際用途等等。此外，我們要想更好的運(yùn)用大氣遙感探測(cè)，還需要依賴于衛(wèi)星通信、電子計(jì)算機(jī)等許多條件[3]。

綜上所述，大氣遙感探測(cè)是氣象觀測(cè)的新階段，它在科技發(fā)展的推動(dòng)下產(chǎn)生，目前也已經(jīng)具有一定的模型。它克服了常規(guī)觀測(cè)的許多局限，即使目前還不能得到全面的推廣，它仍有很大的發(fā)現(xiàn)空間，在實(shí)際工作中得到全面應(yīng)用不是不可能。

作為氣象觀測(cè)的兩種方法，常規(guī)探測(cè)與遙感探測(cè)二者相輔相成，共同為氣象工作服務(wù)。所以，在大力發(fā)展大氣遙感探測(cè)的同時(shí)，我們也要發(fā)展好常規(guī)探測(cè)，在目前來說，二者都別人無法替代的各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此，只有把二者結(jié)合起來綜合運(yùn)用，才能更好的完善探測(cè)大氣的系統(tǒng)，更好地為氣象事業(yè)服務(wù)。以大氣遙感探測(cè)的優(yōu)越性來說，在不久的將來，它能夠在實(shí)際工作中得到全面應(yīng)用具有很大的可能性與現(xiàn)實(shí)性。

參考文獻(xiàn)

[1]呂達(dá)仁.氣象觀測(cè)的新階段—大氣遙感探測(cè)[J].氣象，2016（05）：26-28.

[2]趙柏林.大氣物理與大氣探測(cè)的一些進(jìn)展[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（03）：323-338.

[3]鄒銘敏，方勇華，熊偉等.一種基于空間外差光譜技術(shù)觀測(cè)的水汽濃度逐線積分反演方法[J].光學(xué)學(xué)報(bào)，2015（06）：1701-1705

（作者單位：中國人民解放軍92515部隊(duì)）