關于大氣探測技術的探究

尼瑪楚多+徐薇

摘要：大氣探測是氣象基本業務及氣象服務的重要基礎，是大氣科學中重要的組成部分，要想提高天氣預報的準確率和服務質量，必須首先提升大氣探測的技術水平。目前的探測技術以及探測儀器的研究已經成為了大氣研究的重要方面。而今，我們需要明確的一點是單純地利用單一探測技術已經無法完成整個大氣狀態參數的測量，為此，我們必需進一步采用多種探測手段綜合得出某一區域的大氣結構。

關鍵詞：大氣探測技術

引言：當前，大氣探測技術的特點在隨著自然科學和技術的進步的同時，也在逐漸地在提升。其中，包括在不斷增強的探測能力，快速發展的自動化觀測水平，觀測方法及觀測網設計也在逐漸被重視，觀測工具的有效配合，遙測、遙感和直接觀測等三種高新技術的同時運用，并各取所長。當前，國外的一些大型的研究計劃都將觀測系統的建設置于首要位置來對待，如：氣候變化與可預報性研究計劃（CLIVAR）、全球能量和水分循環研究計劃（GEWEX）、世界天氣研究計劃（WWRP）等；

1. 天氣雷達探測技術

在氣象業務及科研工作中天氣雷達探測占據著重要的地位，其中在強風暴天氣、咫風、洪水及開展外場用大氣科學試驗等方面的監察和預報中，起到至關重要的作用，并且其發展速度也是非常的迅速。

目前，loCM雷達為探測的主要采取設備，其探測距離一般為邁/45oKM，構成較完善的雷達網，裝備有比較完整的伺服系統，回波資料的數字化管理在依賴電子計算機的基礎上完成，并且能和用戶之間也形成比較好的護送設備。英國氣象局雷達監測中心經過20多年的探索發展，其雷達網已經幾乎可以把全英國重要地區以全部覆蓋的標準，并且同時西歐的氣象雷達網也相繼被使用在其中，使得這些為短時間預報提供分辨率非常高（雷達站鄰近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，FRONTIERS系統也在英國的這些雷達設備中同時配備，其在顯示技術是應用當今最強最新的顯示系統，并且可以短時間內提供出雷達觀測文件和衛星的綜合預報。

2.GPS無線電掩星探測技術

GPS無線電掩星技術在探測地球大氣方面被認為是當前大氣探測中最具有潛力的技術方法之一。GPS無線電掩星能夠反演地球大氣彎曲場、密度場、反射場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、氣象、地球災難預報等等相關應用部門的必須采取的數據。當前，我國已經制定了我方的掩星觀測用的小衛星方案。MicroLabl、Orsted ，SAC-C及CHAMP等衛星都曾獲得重要的觀測結果。其中實行地球大氣速剖面的反演是應用GPS無線電掩星技術的首要研究課題。當今，COSMIC衛星是我國臺灣同美國計劃共同發射的，其即將為這一領域的探究提供更充分的GPS掩星資料。雖然GPS掩星技術目前僅僅被認為是一項新技術，但其在空間探測方面所展示出的應用潛力卻非常大，不僅可以在全球內的觀測中實現晝夜觀測能力，而且還具有很多非常重要的特點，如：垂直分辨率高、穩定性好、準確和探測參量多等。

3.衛星遙感探測技術

我們知道，多種大氣微量成分同步測量和獲得全球分布特質的發展方向是中高層大氣衛星遙感技術的正向著方向發展，考慮到中高層大氣的這一特點。我們日常在衛星探測方面，對中層大氣溫度和臭氧含量除了以往常規的NOAA衛星測量外，還進一步針對中層大氣的溫度、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量而進行發射了SME、ERBS等衛星。其中，較為突出的研究成果便是馬瑞平等利用衛星傳感技術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年對中層大氣的溫度，首次對我國上空20—80千米大氣溫度的分布特征做出了較為詳細全面的分析。除此之外，沈長壽等更是通過利用AE—D衛星對于中性大氣數密度的觀測所得到的大量的值得研究地資料，通過實驗探究與分析得出對中性大氣加熱的理論是符合實際情況的。

4.氣球、火箭及飛船探測技術

為了能夠對臭氧層得到進一步的認識和很好的保護，結合現如今的技術手段，人們通過衛星、激光雷達、氣球等諸多手段對其進行著不斷地探究。相比較其他方式而言，當今最為直接和有效的手段之一是大氣臭氧探空系統。由我國大氣科學院和我國氣象局大氣探測集中實驗基地聯合合作所研發出的大氣臭氧探空系統數字化屬于電化學式臭氧探空系統相對于我們獲得臭氧含量的信息做出了巨大的貢獻。根據現今的技術發展，大氣臭氧探測系統能夠從地面到30KM高度范圍內的整個大氣層內各個高度上的臭氧含量值進行獲得。不僅如此，我們還可以對這些高度上的溫度、濕度以及起氣壓等進行獲知，并可同時獲得這些高度上的溫度、濕度、氣壓和風等氣象資料，這無疑是我們研究成果的一大進步。

5. 今后大氣探測技術發展趨勢

向綜合探測方向發展是我國大氣探測技術的總體未來發展趨勢。如遙測遙感與大氣觀測，天基空基于地基，常規與非常規觀測等。新型設備的研制和開發，逐漸實現可以使信息能夠在獲取、預處理及傳輸上實現一體化的效果。遙測遙感技術自動化方向的發展，把部分較為繁瑣的目測及器測項目逐一取代。高精度方向的發展，是未來在時空上的高分辨率探測精度的必然，同時多功能和小型化也是探測儀器未來的發展方向。

結語：人類生存環境、災害性天氣事件及氣候變化將大氣探測技術的今后發展和研究的中心，特別是如大氣和水汽成分探測、成分探測、強對流系統（暴雨、雷暴、臺風等）中層大氣狀態與中的微物理量和電參量直接探測等等一些極端天氣事件和特殊大氣探測現場探測。結合探測新原理與遙感反演離理論和模型，研究、開發大氣參數和過程探測的新技術和新方法，都將形成平流層大氣和對流層與環境的綜合探測系統，在推進其交叉科學及大氣科學的發展，特別是在增進地球系統科學的發展方面和認識展現著重要作用。

參考文獻：

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