综合气象观测系统的发展

综合气象观测系统的发展

本文通过对气象观测的演变过程的回顾，简要分析了气象观测和天气预报之间的关系，指出气象探测发展和促进天气预报和气象服务之间的联系，进一步分析了气象的发展现状、新技术的应用前景和气象仪器在未来的发展趋势。

标签：气象观测发展动向

1气象观测演变概况

气象观测是一个将气象基础理论与现代科学技术相结合的独立学科，代表了大气科学的发展前沿。气象信息和数据是用来对天气预报和气候预测提供服务的基础，也能推动气象科学的发展。1597年，意大利物理学家和天文学家伽利略发明了空气温度表；1643年意大利物理学家托里拆利研制了气压表；1667年英国物理学家和数学家胡克发明了压板式风速器；1783年瑞士科学家索絮尔发明了毛发湿度计。正式由于这些仪器的发明，人类逐步实现了对压力、温度、湿度和风速的实时定量观测，这正是大气科学得以建立的基础。1960年代以来，声雷达、激光雷达、微波辐射计的成功开发和测试，使人类得以得到高空天气的信息。随着电子传感器和单片机的发展，极大地促进了气象观测的自动化进程，诸多气象观测站实现的对常规参数如湿度、温度、气压、风向、风速和辐射等气象要素的自动观测，观测数据的稳定性和准确性大大增加，减少了人工的负担。随着气象仪器自动化程度的提高，各种各样的遥测和遥感技术的应用，一个新的现代地球大气探测系统已经出现。

2气象观测推动了气象预报服务的发展

回顾历史，能够了解到的是通过建立地面观测系统，出现了早期的短期天气预报和天气图预报方法；全球气象探测数据为天气预报的发展作出了重要贡献；天气雷达网的建设，有效地促进了中尺度强对流天气研究与临近天气监测警报的发展；世界气象卫星网络为地球系统科学和全球天气预报服务研究提供了实时的全球观测数据。气象观测技术的每一次革命，都能极大地推动气象科学的发展。由于气象站网络的建立和完善，令气象数据网络成为可能。

气象科学理论的发展给气象观测带来了新的要求，促进了气象观测技术水平的提高。新技术的快速发展过程中，主要以遥感技术和计算机技术为代表。第二次世界大战之后，人类开始重视对云和降水的形成和发展机理的研究，人们发现许多军用雷达技术能够为研究提供临近气象预报和天气分析所需的数据，因此扩大了雷达气象学和气候学的规模。随着技术的革新，这些原先的军用雷达逐渐被多普勒雷达网替换，人们由此可以获得高分辨率的云降水强度和径向速度，进一步提高了龙卷风等现象的理解，认识到了一些小规模的恶劣天气如下击暴流，天气动力结构，在超短期预测方面也得到了显著的提高，同时也保证了恶劣的天气条件下飞机着陆的安全。我国也正在加强布设多普勒雷达网络，为提高气象预报准确性努力。

中国目前处于由机械探空到电子探空技术的过渡阶段，对大气气象观测的检测精度和大气三维空间密度观测技术也有了长足的进步。气象卫星通过可见光、红外光以及微波波段向观测者提供有关闪电、云顶温度、整层水汽和三维温度等数据分布情况，这些数据分布使人们可以跟踪各种灾害性天气系统（比如温带气旋、热带风暴、梅雨降水）的演变历程，还提供了地表植被、辐射平衡、土地利用、土壤特性和海洋表面温度等信息，为人们打开了一条获取海洋、沙漠、高山区等检测困难地形数据的途径。

因为气象检测对社会和经济有重要的科学价值，各国都高度重视全球气象观测系统的建设，目前建成了世界天气监视网络。除了常规的气象观测网，为了满足各种服务的需求，也形成了生态与农业气象、干旱监测、雷电监测、海洋气象、交通气象、水文观测、气候资源等气象观测。改进中可以发现气象观测的基础条件得到了明显改善，但预测结果改善并不明显，因为预报因子主要取决于观测元素、位置、时间以及实时天气情况等。随着观测技术的改进，观测成本也在不断上升，因此必须充分考虑效益问题。

3综合气象观测发展趋势

根据目前的综合气象观测技术的发展趋势来看，将来的观测将从人工观测向自动化遥感，从定性到定量观察发展。发展过程中势必会利用多种技术手段，实现高精度、空间分辨率的自动化操作。为了满足精确气象服务的需求，检测设备的空间网格将越来越密，时间数据密度也会上升，观测也将由平面数据分析转向立体三维观察，由大尺度天气观测转为中小尺度气象观测。

3.1传感器技术发展自动化与电子化

自动化和计算机化是气象探测的发展方向，而传感器正是技术发展的一个关键因素。电流传感器的主要发展趋势是小型化、集成化和智能化。传感器技术的发展方向主要体现在以下几个方面：

（1）红外测温技术的应用：主要是用来测量表面温度，成像使用红外技术。

（2）光纤测量技术的发展应用：主要是对温度、湿度、空气压力的综合测量，抗环境电磁干扰能力强，可在恶劣的电磁环境中进行测量。

（3）其他的先进测量技术的发展：如压力传感器、CCD成像技术。

3.2国际地球观测系统计划简介

经济和社会得到发展的同时，人类社会受气象灾害的影响越来越重，因此，国际上对气象服务的要求越来越高。为了继续提高对全球气候变化的预测能力，促进全球气候观测系统的建设，各国和相关国际组织一直在对不同气候区不同时段进行多层次的观察。国际地球观测组织将在未来十年内打造全球范围内的地球

观测系统。观测内容会包括自然和人为灾害，以及环境因素对人类健康的影响，分析资源管理现状，为农业的可持续发展和遏制荒漠化提出解决方案。为了进一步整合气象观测系统，将从标准的3个方面进行整合，以完善全球综合观测系统，其中涉及信息基础设施的仪器和观测方法，以及终端产品的质量。这一个全面、协调和可持续的观测系统，将基于观察需要的所有计划，确保通过感知系统可以获得有用的数据和信息。还可以通过优化不同系统之间的操作性和兼容性，从系统角度解决人类对大气、海洋、水资源和土地资源的需求问题。

4结语

随着现代观测技术和观测设备的发展，全球气象资源的收集将变得更加快捷，观测系统也能进一步提高气象观测的水平，从而推动气象预测技术的发展，更好地为经济和社会的发展服务。

参考文献

[1]裴翀.综合气象观测系统运行监控平台（ASOM）设计[D].北京邮电大学，2012.

[2]梁海河，孟昭林，张春晖，李雁.综合气象观测运行监控系统[J].气象，2011，10：1292-1300.

[3]周恒.推进综合气象观测系统科学发展[N].中国气象报，2007-09-11003.

[4]大气科学大事年表[M].中国大百科全书，大气科学、海洋科学、水文科学卷，北京：大百科全书出版社，1987：857一859.