当前我国气象观测现状与发展趋势研究

当前我国气象观测现状与发展趋势研究

何春燕

摘要：文章对我国当前气象观测现状及未来发展趋势进行了简单的探讨，并提出了新观点和新理论。

关键词：气象观测；发展趋势；现状

1 气象观测的基本概念

传统的概念是指借助仪器和目力对气象要素进行的测量和判定。随着观测技术的发展和观测对象的扩充,气象观测已逐步发展为大气探测。《战略研究》对气象观测的概念予以了全新的解释:气象观测是对地球大气圈及其密切相关的水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈等的物理、化学、生物特征及其变化过程进行系统、连续的观察和测定,并对获得的记录、数据进行整理的过程。气象观测是人们认识大气现象和气候变化的手段,其观测数据和信息是开展气象预报、预测、科学研究的基础,也是地球系统科学的一个重要组成部分,是大气科学发展的前沿。

2 当前气象观测的成绩与不足之处

2. 1 成绩

综合观测系统建设初具规模。到目前为止,我国的气象及其他相关部门先后建立了约4600多个各类气象台站,初步实施了大气观测、海洋观测和陆地观测,观测对象涉及大气、海洋、水文、冰雪、陆地、生态等多个方面。卫星和雷达观测具有世界水平。我国成功发射了4颗极轨气象卫星和3颗静止气象卫星,是世界上同时拥有双轨气象业务卫星的少

数国家之一;沙尘暴监测网、自动气象站网、L波段探空雷达网、全球定位系统(GPS)探空站、飞机探测、风廓线仪和三维闪电定位仪等的建设和应用,提高了我国气象综合探测的现代化水平。

2. 2 不足的地方

我国现有气象观测站网布局还存在不足,基础研究、探测技术、探测仪器和装备与发达国家相比差距较大,离现代气象观测的要求还有较大距离,主要表现在以下几方面。一些台站环境受到严重影响,被迫搬迁,破坏了观测的一致性和连续性,严重影响了观测资料的准确性、比较性、代表性。有些观测数据采集手段和信息传输设备落后,能够获取的数据在时空分辨率、观测精度、观测项目及观测数据的连续性、完整性等方面尚不能满足系统监测与研究的需要。

3 我国气象观测趋势展望

依靠科技进步,利用各种先进成熟的探测技术和信息技术,建立门类较齐全、站网密度适宜、布局合理的地基、空基气象观测网。在未来系列卫星上合理搭载大气化学、大气物理结构等探测仪器;逐步构成极轨、静止和全球定位系统( GPS) 、小卫星等天基对地气象观测体系,开展对天气、气候系统的高时空分辨率、高精度、全天候、长期持续稳定的监测。实现对全球进行全天候的定量观测;对常规气象要素,大气化学成分及过程,气候系统各圈层相互作用的物理、化学、生物过程,进行综合监测。

3. 1天基观测系统

是由传感器在中层大气之上的以低轨(极轨)和高轨(静止)卫星为观

测平台和与其相应的地面应用系统组成的天基遥感探测系统。卫星的遥感仪器向卫星探测的“高时间分辨率、高空间分辨率、高光谱分辨率和高辐射测量精度以及全球、全天候、多波段观测”发展。

3. 2空基观测系统

传感器在地球表面以上、中层大气以下,并以飞机、漂浮气球及系留气球、火箭为观测平台的称空基遥感探测系统,以对流层、平流层和中间层大气的物理和化学特性为观测对象。根据全球气候观测系统(GCOS)规范和常规高空观测规范要求,高空观测站网密度达到200km;加快国内商业航空器气象观测业务体系建设,开展航空器气象资料下传(AMDAR)的业务应用工作,开发气象火箭下投探空仪系统,建立火箭探测试验、开发和应用系统。

3. 3地基观测系统

地基气象观测是以地面为传感器设置平台,以整个大气圈和相关圈层为观测对象,采用多种观测技术的综合性观测系统,既是气象综合观测业务体系的重要组成,也是气候系统观测的主要部分,是气象观测真实性检验和天基遥感探测校准的基础。地基观测系统可分为地面常规观测系统、地基高空观测系统、地基特种观测系统、地基移动观测系统。

3. 3. 1地面常规观测系统

全部建成测量准确度高、运行可靠的自动气象观测站。主要建设内容是调整站网布局,完善“三站四网”,形成260个左右的国家气候观象台、2400个左右的国家气象观测站(其中一级站约900个,二级站含约1500个) 、30000个左右区域天气观测站,构建国家气候监测网、国家天

气观测网、国家专业气象观测网和区域天气观测网;逐步向多功能综合观测平台和多圈层观测系统转变;建设城市天气监测站网、高速公路监测网及气象资料空白区(沙漠、高原、深山、海洋、滩涂、冰川等)的无人自动气象站网,使地面常规观测系统中的基本地面天气站网密度不超过150 km,重点地区建成加密自动气象站网,站网密度达到10～15 km,形成布局合理、观测要素齐全、观测准确度高、时效性强,能满足不同需求的地面常规气象观测系统。2010年前建成S波段和C波段多普勒天气雷达为主的全国天气雷达网, 2020年建成包括双线偏振和相控阵在内的天气雷达网,开展雷达综合探测业务。积极推进激光雷达的业务化应用,发展微波辐射计和毫米波雷达。

3. 3. 2地基高空观测系统

主要负责对高空气象要素进行三维空间的定时与连续观测。布设覆盖全国的云地和云间闪电定位系统,建设国家级闪电资料处理系统,对全国闪电资料进行及时收集和综合处理,开展雷电防护及相关应用服务。