关于大气探测技术的探究

    尼玛楚多+徐薇

    摘要：大气探测是气象基本业务及气象服务的重要基础，是大气科学中重要的组成部分，要想提高天气预报的准确率和服务质量，必须首先提升大气探测的技术水平。目前的探测技术以及探测仪器的研究已经成为了大气研究的重要方面。而今，我们需要明确的一点是单纯地利用单一探测技术已经无法完成整个大气状态参数的测量，为此，我们必需进一步采用多种探测手段综合得出某一区域的大气结构。

    关键词：大气探测技术

    引言：当前，大气探测技术的特点在随着自然科学和技术的进步的同时，也在逐渐地在提升。其中，包括在不断增强的探测能力，快速发展的自动化观测水平，观测方法及观测网设计也在逐渐被重视，观测工具的有效配合，遥测、遥感和直接观测等三种高新技术的同时运用，并各取所长。当前，国外的一些大型的研究计划都将观测系统的建设置于首要位置来对待，如：气候变化与可预报性研究计划（CLIVAR）、全球能量和水分循环研究计划（GEWEX）、世界天气研究计划（WWRP）等；

    1. 天气雷达探测技术

    在气象业务及科研工作中天气雷达探测占据着重要的地位，其中在强风暴天气、咫风、洪水及开展外场用大气科学试验等方面的监察和预报中，起到至关重要的作用，并且其发展速度也是非常的迅速。

    目前，loCM雷达为探测的主要采取设备，其探测距离一般为迈/45oKM，构成较完善的雷达网，装备有比较完整的伺服系统，回波资料的数字化管理在依赖电子计算机的基础上完成，并且能和用户之间也形成比较好的护送设备。英国气象局雷达监测中心经过20多年的探索发展，其雷达网已经几乎可以把全英国重要地区以全部覆盖的标准，并且同时西欧的气象雷达网也相继被使用在其中，使得这些为短时间预报提供分辨率非常高（雷达站邻近ZXZKM，全国范围sx5KM，平均五分钟扫描一回）的降水（雨或雪）资料。近年来，FRONTIERS系统也在英国的这些雷达设备中同时配备，其在显示技术是应用当今最强最新的显示系统，并且可以短时间内提供出雷达观测文件和卫星的综合预报。

    2.GPS无线电掩星探测技术

    GPS无线电掩星技术在探测地球大气方面被认为是当前大气探测中最具有潜力的技术方法之一。GPS无线电掩星能够反演地球大气弯曲场、密度场、反射场及中性大气层的热度、气压、电离层剖面和湿度剖面等，都是国防建造、大气科学、气象、地球灾难预报等等相关应用部门的必须采取的数据。当前，我国已经制定了我方的掩星观测用的小卫星方案。MicroLabl、Orsted ，SAC-C及CHAMP等卫星都曾获得重要的观测结果。其中实行地球大气速剖面的反演是应用GPS无线电掩星技术的首要研究课题。当今，COSMIC卫星是我国台湾同美国计划共同发射的，其即将为这一领域的探究提供更充分的GPS掩星资料。虽然GPS掩星技术目前仅仅被认为是一项新技术，但其在空间探测方面所展示出的应用潜力却非常大，不仅可以在全球内的观测中实现昼夜观测能力，而且还具有很多非常重要的特点，如：垂直分辨率高、稳定性好、准确和探测参量多等。

    3.卫星遥感探测技术

    我们知道，多种大气微量成分同步测量和获得全球分布特质的发展方向是中高层大气卫星遥感技术的正向着方向发展，考虑到中高层大气的这一特点。我们日常在卫星探测方面，对中层大气温度和臭氧含量除了以往常规的NOAA卫星测量外，还进一步针对中层大气的温度、臭氧、大气微量和二氧化氮成分及气溶胶等中层大气的温度、大气压力及臭氧的测量而进行发射了SME、ERBS等卫星。其中，较为突出的研究成果便是马瑞平等利用卫星传感技术得到的中层大气以及平流层所探究收集到的资料在1979至1981年对中层大气的温度，首次对我国上空20—80千米大气温度的分布特征做出了较为详细全面的分析。除此之外，沈长寿等更是通过利用AE—D卫星对于中性大气数密度的观测所得到的大量的值得研究地资料，通过实验探究与分析得出对中性大气加热的理论是符合实际情况的。

    4.气球、火箭及飞船探测技术

    为了能够对臭氧层得到进一步的认识和很好的保护，结合现如今的技术手段，人们通过卫星、激光雷达、气球等诸多手段对其进行着不断地探究。相比较其他方式而言，当今最为直接和有效的手段之一是大气臭氧探空系统。由我国大气科学院和我国气象局大气探测集中实验基地联合合作所研发出的大气臭氧探空系统数字化属于电化学式臭氧探空系统相对于我们获得臭氧含量的信息做出了巨大的贡献。根据现今的技术发展，大气臭氧探测系统能够从地面到30KM高度范围内的整个大气层内各个高度上的臭氧含量值进行获得。不仅如此，我们还可以对这些高度上的温度、湿度以及起气压等进行获知，并可同时获得这些高度上的温度、湿度、气压和风等气象资料，这无疑是我们研究成果的一大进步。

    5. 今后大气探测技术发展趋势

    向综合探测方向发展是我国大气探测技术的总体未来发展趋势。如遥测遥感与大气观测，天基空基于地基，常规与非常规观测等。新型设备的研制和开发，逐渐实现可以使信息能够在获取、预处理及传输上实现一体化的效果。遥测遥感技术自动化方向的发展，把部分较为繁琐的目测及器测项目逐一取代。高精度方向的发展，是未来在时空上的高分辨率探测精度的必然，同时多功能和小型化也是探测仪器未来的发展方向。

    结语：人类生存环境、灾害性天气事件及气候变化将大气探测技术的今后发展和研究的中心，特别是如大气和水汽成分探测、成分探测、强对流系统（暴雨、雷暴、台风等）中层大气状态与中的微物理量和电参量直接探测等等一些极端天气事件和特殊大气探测现场探测。结合探测新原理与遥感反演离理论和模型，研究、开发大气参数和过程探测的新技术和新方法，都将形成平流层大气和对流层与环境的综合探测系统，在推进其交叉科学及大气科学的发展，特别是在增进地球系统科学的发展方面和认识展现着重要作用。

    参考文献：

    [1]张庆阳， 张沅， 李莉， 田静. 大气探测技术发展概述[J]. 气象科技， 2013， （02）.

    [2]郄秀书， 吕达仁 ，陈洪滨， 王普才， 段树， 章文星， 王鑫， 宣越健， 王勇， 霍娟， 白建辉， 杜睿. 大气探测高技术及应用研究进展[J]. 大气科学， 2008， （04）.