關(guān)于大氣探測(cè)技術(shù)的探究

尼瑪楚多+徐薇

摘要：大氣探測(cè)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(bào)的準(zhǔn)確率和服務(wù)質(zhì)量，必須首先提升大氣探測(cè)的技術(shù)水平。目前的探測(cè)技術(shù)以及探測(cè)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(cè)技術(shù)已經(jīng)無法完成整個(gè)大氣狀態(tài)參數(shù)的測(cè)量，為此，我們必需進(jìn)一步采用多種探測(cè)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(cè)技術(shù)

引言：當(dāng)前，大氣探測(cè)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(shí)，也在逐漸地在提升。其中，包括在不斷增強(qiáng)的探測(cè)能力，快速發(fā)展的自動(dòng)化觀測(cè)水平，觀測(cè)方法及觀測(cè)網(wǎng)設(shè)計(jì)也在逐漸被重視，觀測(cè)工具的有效配合，遙測(cè)、遙感和直接觀測(cè)等三種高新技術(shù)的同時(shí)運(yùn)用，并各取所長(zhǎng)。當(dāng)前，國外的一些大型的研究計(jì)劃都將觀測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)置于首要位置來對(duì)待，如：氣候變化與可預(yù)報(bào)性研究計(jì)劃（CLIVAR）、全球能量和水分循環(huán)研究計(jì)劃（GEWEX）、世界天氣研究計(jì)劃（WWRP）等；

1. 天氣雷達(dá)探測(cè)技術(shù)

在氣象業(yè)務(wù)及科研工作中天氣雷達(dá)探測(cè)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(chǎng)用大氣科學(xué)試驗(yàn)等方面的監(jiān)察和預(yù)報(bào)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(cè)的主要采取設(shè)備，其探測(cè)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(jì)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(cè)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(shí)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(shí)間預(yù)報(bào)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(shí)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(shí)間內(nèi)提供出雷達(dá)觀測(cè)文件和衛(wèi)星的綜合預(yù)報(bào)。

2.GPS無線電掩星探測(cè)技術(shù)

GPS無線電掩星技術(shù)在探測(cè)地球大氣方面被認(rèn)為是當(dāng)前大氣探測(cè)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(chǎng)、密度場(chǎng)、反射場(chǎng)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(bào)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(cè)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(cè)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(tái)灣同美國計(jì)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(cè)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(cè)中實(shí)現(xiàn)晝夜觀測(cè)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(cè)參量多等。

3.衛(wèi)星遙感探測(cè)技術(shù)

我們知道，多種大氣微量成分同步測(cè)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(cè)方面，對(duì)中層大氣溫度和臭氧含量除了以往常規(guī)的NOAA衛(wèi)星測(cè)量外，還進(jìn)一步針對(duì)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(cè)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(duì)中層大氣的溫度，首次對(duì)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(zhǎng)壽等更是通過利用AE—D衛(wèi)星對(duì)于中性大氣數(shù)密度的觀測(cè)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(duì)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(cè)技術(shù)

為了能夠?qū)Τ粞鯇拥玫竭M(jìn)一步的認(rèn)識(shí)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(duì)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(cè)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(duì)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(cè)系統(tǒng)能夠從地面到30KM高度范圍內(nèi)的整個(gè)大氣層內(nèi)各個(gè)高度上的臭氧含量值進(jìn)行獲得。不僅如此，我們還可以對(duì)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(shí)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(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

向綜合探測(cè)方向發(fā)展是我國大氣探測(cè)技術(shù)的總體未來發(fā)展趨勢(shì)。如遙測(cè)遙感與大氣觀測(cè)，天基空基于地基，常規(guī)與非常規(guī)觀測(cè)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(cè)遙感技術(shù)自動(dòng)化方向的發(fā)展，把部分較為繁瑣的目測(cè)及器測(cè)項(xiàng)目逐一取代。高精度方向的發(fā)展，是未來在時(shí)空上的高分辨率探測(cè)精度的必然，同時(shí)多功能和小型化也是探測(cè)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(cè)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(cè)、成分探測(cè)、強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)（暴雨、雷暴、臺(tái)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(cè)等等一些極端天氣事件和特殊大氣探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)。結(jié)合探測(cè)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(cè)的新技術(shù)和新方法，都將形成平流層大氣和對(duì)流層與環(huán)境的綜合探測(cè)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(shí)展現(xiàn)著重要作用。

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