當(dāng)前我國氣象觀測現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢研究
何春燕
摘 要：文章對我國當(dāng)前氣象觀測現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢進行了簡單的探討，并提出了新觀點和新理論。
關(guān)鍵詞：氣象觀測；發(fā)展趨勢；現(xiàn)狀
1 氣象觀測的基本概念
傳統(tǒng)的概念是指借助儀器和目力對氣象要素進行的測量和判定。隨著觀測技術(shù)的發(fā)展和觀測對象的擴充,氣象觀測已逐步發(fā)展為大氣探測�！稇�(zhàn)略研究》對氣象觀測的概念予以了全新的解釋:氣象觀測是對地球大氣圈及其密切相關(guān)的水圈、冰雪圈、巖石圈、生物圈等的物理、化學(xué)、生物特征及其變化過程進行系統(tǒng)、連續(xù)的觀察和測定,并對獲得的記錄、數(shù)據(jù)進行整理的過程。氣象觀測是人們認識大氣現(xiàn)象和氣候變化的手段,其觀測數(shù)據(jù)和信息是開展氣象預(yù)報、預(yù)測、科學(xué)研究的基礎(chǔ),也是地球系統(tǒng)科學(xué)的一個重要組成部分,是大氣科學(xué)發(fā)展的前沿。
2 當(dāng)前氣象觀測的成績與不足之處
2. 1 成績
綜合觀測系統(tǒng)建設(shè)初具規(guī)模。到目前為止,我國的氣象及其他相關(guān)部門先后建立了約4600多個各類氣象臺站,初步實施了大氣觀測、海洋觀測和陸地觀測,觀測對象涉及大氣、海洋、水文、冰雪、陸地、生態(tài)等多個方面。衛(wèi)星和雷達觀測具有世界水平。我國成功發(fā)射了4顆極軌氣象衛(wèi)星和3顆靜止氣象衛(wèi)星,是世界上同時擁有雙軌氣象業(yè)務(wù)衛(wèi)星的少數(shù)國家之一;沙塵暴監(jiān)測網(wǎng)、自動氣象站網(wǎng)、L波段探空雷達網(wǎng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)探空站、飛機探測、風(fēng)廓線儀和三維閃電定位儀等的建設(shè)和應(yīng)用,提高了我國氣象綜合探測的現(xiàn)代化水平。
2. 2 不足的地方
我國現(xiàn)有氣象觀測站網(wǎng)布局還存在不足,基礎(chǔ)研究、探測技術(shù)、探測儀器和裝備與發(fā)達國家相比差距較大,離現(xiàn)代氣象觀測的要求還有較大距離,主要表現(xiàn)在以下幾方面。一些臺站環(huán)境受到嚴(yán)重影響,被迫搬遷,破壞了觀測的一致性和連續(xù)性,嚴(yán)重影響了觀測資料的準(zhǔn)確性、比較性、代表性。有些觀測數(shù)據(jù)采集手段和信息傳輸設(shè)備落后,能夠獲取的數(shù)據(jù)在時空分辨率、觀測精度、觀測項目及觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)性、完整性等方面尚不能滿足系統(tǒng)監(jiān)測與研究的需要。
3 我國氣象觀測趨勢展望
依靠科技進步,利用各種先進成熟的探測技術(shù)和信息技術(shù),建立門類較齊全、站網(wǎng)密度適宜、布局合理的地基、空基氣象觀測網(wǎng)。在未來系列衛(wèi)星上合理搭載大氣化學(xué)、大氣物理結(jié)構(gòu)等探測儀器;逐步構(gòu)成極軌、靜止和全球定位系統(tǒng)( GPS) 、小衛(wèi)星等天基對地氣象觀測體系,開展對天氣、氣候系統(tǒng)的高時空分辨率、高精度、全天候、長期持續(xù)穩(wěn)定的監(jiān)測。實現(xiàn)對全球進行全天候的定量觀測;對常規(guī)氣象要素,大氣化學(xué)成分及過程,氣候系統(tǒng)各圈層相互作用的物理、化學(xué)、生物過程,進行綜合監(jiān)測。
3. 1天基觀測系統(tǒng)
是由傳感器在中層大氣之上的以低軌(極軌)和高軌(靜止)衛(wèi)星為觀測平臺和與其相應(yīng)的地面應(yīng)用系統(tǒng)組成的天基遙感探測系統(tǒng)。衛(wèi)星的遙感儀器向衛(wèi)星探測的“高時間分辨率、高空間分辨率、高光譜分辨率和高輻射測量精度以及全球、全天候、多波段觀測”發(fā)展。
3. 2空基觀測系統(tǒng)
傳感器在地球表面以上、中層大氣以下,并以飛機、漂浮氣球及系留氣球、火箭為觀測平臺的稱空基遙感探測系統(tǒng),以對流層、平流層和中間層大氣的物理和化學(xué)特性為觀測對象。根據(jù)全球氣候觀測系統(tǒng)(GCOS)規(guī)范和常規(guī)高空觀測規(guī)范要求,高空觀測站網(wǎng)密度達到200km;加快國內(nèi)商業(yè)航空器氣象觀測業(yè)務(wù)體系建設(shè),開展航空器氣象資料下傳(AMDAR)的業(yè)務(wù)應(yīng)用工作,開發(fā)氣象火箭下投探空儀系統(tǒng),建立火箭探測試驗、開發(fā)和應(yīng)用系統(tǒng)。
3. 3地基觀測系統(tǒng)
地基氣象觀測是以地面為傳感器設(shè)置平臺,以整個大氣圈和相關(guān)圈層為觀測對象,采用多種觀測技術(shù)的綜合性觀測系統(tǒng),既是氣象綜合觀測業(yè)務(wù)體系的重要組成,也是氣候系統(tǒng)觀測的主要部分,是氣象觀測真實性檢驗和天基遙感探測校準(zhǔn)的基礎(chǔ)。地基觀測系統(tǒng)可分為地面常規(guī)觀測系統(tǒng)、地基高空觀測系統(tǒng)、地基特種觀測系統(tǒng)、地基移動觀測系統(tǒng)。
3. 3. 1地面常規(guī)觀測系統(tǒng)
全部建成測量準(zhǔn)確度高、運行可靠的自動氣象觀測站。主要建設(shè)內(nèi)容是調(diào)整站網(wǎng)布局,完善“三站四網(wǎng)”,形成260個左右的國家氣候觀象臺、2400個左右的國家氣象觀測站(其中一級站約900個,二級站含約1500個) 、30000個左右區(qū)域天氣觀測站,構(gòu)建國家氣候監(jiān)測網(wǎng)、國家天氣觀測網(wǎng)、國家專業(yè)氣象觀測網(wǎng)和區(qū)域天氣觀測網(wǎng);逐步向多功能綜合觀測平臺和多圈層觀測系統(tǒng)轉(zhuǎn)變;建設(shè)城市天氣監(jiān)測站網(wǎng)、高速公路監(jiān)測網(wǎng)及氣象資料空白區(qū)(沙漠、高原、深山、海洋、灘涂、冰川等)的無人自動氣象站網(wǎng),使地面常規(guī)觀測系統(tǒng)中的基本地面天氣站網(wǎng)密度不超過150 km,重點地區(qū)建成加密自動氣象站網(wǎng),站網(wǎng)密度達到10～15 km,形成布局合理、觀測要素齊全、觀測準(zhǔn)確度高、時效性強,能滿足不同需求的地面常規(guī)氣象觀測系統(tǒng)。2010年前建成S波段和C波段多普勒天氣雷達為主的全國天氣雷達網(wǎng), 2020年建成包括雙線偏振和相控陣在內(nèi)的天氣雷達網(wǎng),開展雷達綜合探測業(yè)務(wù)。積極推進激光雷達的業(yè)務(wù)化應(yīng)用,發(fā)展微波輻射計和毫米波雷達。
3. 3. 2地基高空觀測系統(tǒng)
主要負責(zé)對高空氣象要素進行三維空間的定時與連續(xù)觀測。布設(shè)覆蓋全國的云地和云間閃電定位系統(tǒng),建設(shè)國家級閃電資料處理系統(tǒng),對全國閃電資料進行及時收集和綜合處理,開展雷電防護及相關(guān)應(yīng)用服務(wù)。
 

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