氣象觀測的新階段—大氣遙感探測

左常鵬

摘要：近些年來，許多探測大氣的技術系統都有所更新與進步，比如氣象衛星和微波、可見光輻射、紅外等，我們把這類探測技術統稱為大氣遙感探測，大氣遙感探測也意味著氣象觀測發展到了一個新階段，這些新技術恰好迎合了各部門對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。

關鍵詞：大氣遙感；氣象；新階段

前言：

大氣遙感是20世紀60年代發展起來的大氣科學的新興學科分支。大氣遙感探測的出現既是各部門對氣象資料迫切需要的結果，又是現代科學技術發展的必然產物。它的未來發展不可限量，我們要掌握好它，使它能夠更好的為我們所用，進一步實現我國四個現代化的遠大目標。

一、常規探測的特點

常規探測指運用“直接感應”原理探測，即與感應器有直接接觸面積的那一部分空氣的特性才是儀器所測量的范圍，如果沒有與感應器相接觸，儀器就沒有辦法測出來[1]。此外，我們所測量的要素會直接作用于感應器，并且會使感應器產生量的變化，這種變化會通過適當的方式標示出來。

常規探測有許多優點，一方面，它比較直截了當，也比較容易得到比較精準的數據。另一方面，它所測量的要素通常來說都是天氣預報等氣象業務所需要的常規要素。但是同時它也存在著局限，常規探測越來越難以滿足人們日子增長的對進一步掌握天氣運動規律以提高天氣預報的準確率等要求的需求，在許多方面都顯露出它的重重矛盾。一方面，我們實際工作中真正需要的內容，往往是常規觀測的要素所缺少的，常規觀測要素與實際需要內容之間差距越來越大。比如了解強風暴系統云內在結構需要雷達等遙感探測手段；另一方面，常規觀測的時間間隔太長，不能適應實際工作的需要，比如一些部門需要的快速有效的實時信息，常規觀測并不能滿足它們的這種需求，一兩次探空也無法滿足危險天氣預報的要求。此外，我們對正確認識大氣環流的概況以及活動規律等的需求，常規探測往往也不能很好的滿足。常規探測的種種局限性加上科學技術的快速發展，使得氣象觀測發生了革命性的轉變，各種各樣的新型探測大氣的方法應運而生，人們開始尋求突破常規探測局限的方法。

二、大氣遙感探測的出現與發展

科學技術的發展，使我們進一步了解大氣環境的欲望更加強烈，也因此，大氣遙感探測應運而生。二十世紀三四十年代，也就是第二次世界大戰期間，人們在利用雷達搜索空中的飛機時，發現了云雨對搜索工作的干擾性，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的分布情況，也是從這時候開始，人們開始了對微波氣象雷達的研制，使空間遙感技術的研究和運用有了很大的發展。

二十世紀六十年代，出現了氣象衛星探測，人們可以連續監視、探測全球大氣的風云變幻，利用氣象衛星探測，人們可觀測覆蓋全球的空間。與此同時，對局部天氣觀測的空間分辨率也可以精細到一公里至幾十公里的范圍。如果說微波雷達探測是大氣遙感探測的先鋒，那么氣象衛星探測就可以稱得上是遙感探測的主力軍。

從二十世紀五十年代開始，有人提出了新的方案，他們認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，也有許多人對此進行了研究試驗。與此同時，另一個研究試驗也在進行著，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合起來運用，使其取長補短，這大大豐富了我們隊大氣運動規律的認識與了解，也大大促進了探測全球大氣的發展。

在大氣遙感領域，除了以上幾種技術，其他新技術也在陸續發展起來。比如六十年代初的激光新技術。這些新技術的出現，使大氣遙感探測逐步發展成一個相對獨立的領域，研究試驗工作的進展，也給實際工作帶來了許多便利，加上各個國家對它的重視程度很高，研究試驗工作有序展開，使得它有很大的發展空間。

三、大氣遙感探測的特點

大氣遙感探測與常規觀測二者既有相同之處，又相互區別，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，但是大氣遙感探測彌補了常規觀測的許多不足，解決了實際工作中的諸多難題。

大氣遙感探測有以下幾個特點。一，與常規觀測凡是不與感應器相接觸的空氣就不能測量出來不同，它接收的一般不是直接顯示的氣象要素，而是大氣本身發射的或者經由大氣作用了的其他波動信號。二，大氣遙感探測克服了常規觀測的局限性，它遠離被測對象，有時甚至可以接受到視野以外的大氣信息。三，大氣遙感探測的系統比較復雜，它對接受系統等提出了更好的要求，在運用過程中，它的波動信號也比較弱。不過，隨著科學技術的迅猛發展，這些要求可以被很好的滿足。大氣遙感探測涉及到很多方面的研究和技術工作，比如研究大氣和各種波的相互作用、研制各種遙感技術設備、研制遙感大氣的“解算過程”理論、研制遙感結果的實際用途等等。此外，我們要想更好的運用大氣遙感探測，還需要依賴于衛星通信、電子計算機等許多條件[3]。

綜上所述，大氣遙感探測是氣象觀測的新階段，它在科技發展的推動下產生，目前也已經具有一定的模型。它克服了常規觀測的許多局限，即使目前還不能得到全面的推廣，它仍有很大的發現空間，在實際工作中得到全面應用不是不可能。

作為氣象觀測的兩種方法，常規探測與遙感探測二者相輔相成，共同為氣象工作服務。所以，在大力發展大氣遙感探測的同時，我們也要發展好常規探測，在目前來說，二者都別人無法替代的各有優缺點，因此，只有把二者結合起來綜合運用，才能更好的完善探測大氣的系統，更好地為氣象事業服務。以大氣遙感探測的優越性來說，在不久的將來，它能夠在實際工作中得到全面應用具有很大的可能性與現實性。

參考文獻

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

[2]趙柏林.大氣物理與大氣探測的一些進展[J].北京大學學報（自然科學版），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觀測的水汽濃度逐線積分反演方法[J].光學學報，2015（06）：1701-1705

（作者單位：中國人民解放軍92515部隊）