2021年12月22日
模式預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)可用率達(dá)90%，資料同化后風(fēng)分析場標(biāo)準(zhǔn)差減小約2%，預(yù)報(bào)技巧提高1%，風(fēng)、濕度和高度測(cè)量結(jié)果可對(duì)標(biāo)世界氣象組織（WMO）探空天氣觀測(cè)最高目標(biāo)……這份“成績單”來自基于北斗導(dǎo)航定位的往返平漂探空系統(tǒng)（以下簡稱“新型北斗智能探空系統(tǒng)”）。
截至目前，新型北斗智能探空系統(tǒng)在長江中下游4省的往返平漂探空組網(wǎng)觀測(cè)-預(yù)報(bào)互動(dòng)試驗(yàn)中取得了豐碩成果，研制出用于天氣預(yù)報(bào)、數(shù)值預(yù)報(bào)的高質(zhì)量數(shù)據(jù)集，建立了基于高分辨率數(shù)值天氣模式的往返平漂探空軌跡預(yù)測(cè)系統(tǒng)，為提高探空資料獲取率和天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率奠定了基礎(chǔ)。
“放氣球”是公眾對(duì)氣象工作者的“畫像”之一。1902年，德國氣象學(xué)家阿斯曼開創(chuàng)了利用橡膠氣球、經(jīng)緯儀開展大氣垂直探測(cè)模式。100多年來，國際上多采用該技術(shù)開展高空探測(cè)，我國120個(gè)探空站每天2次施放探空氣球，為數(shù)值模式發(fā)展、氣象預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和服務(wù)提供了連續(xù)可靠的直接觀測(cè)資料。
然而，現(xiàn)有每天兩次探空所獲取資料時(shí)間分辨率難以滿足預(yù)報(bào)和服務(wù)要求。從2016年開始，中國氣象局牽頭組織開展了新型北斗智能探空系統(tǒng)的原型研制，經(jīng)過五年攻關(guān)和試驗(yàn)，攻克了平漂零壓氣球、多通道雙向通信接收設(shè)備、高精度氣象專用北斗導(dǎo)航SoC芯片等探空裝備的重點(diǎn)難點(diǎn)技術(shù)，以及平流層測(cè)溫和下降段測(cè)風(fēng)、平漂軌跡預(yù)測(cè)和觀測(cè)資料質(zhì)量控制等業(yè)務(wù)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了低成本加密探空目標(biāo)，為探空技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了“中國方案”。
中國氣象局氣象探測(cè)中心正研級(jí)高工郭啟云介紹，新型北斗智能探空系統(tǒng)采用自主北斗導(dǎo)航定位技術(shù)和氣象部門聯(lián)合開發(fā)的“春分Ⅰ號(hào)”探空儀專用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)級(jí)芯片，創(chuàng)新性提出了內(nèi)外兩個(gè)探空氣球嵌套的模式，開展“上升-平漂-下降”三段式探空觀測(cè)，并采用基于地-空物聯(lián)網(wǎng)的“云+端”數(shù)據(jù)傳輸模式，開展探空觀測(cè)預(yù)報(bào)互動(dòng)試驗(yàn)。
原有探空模式為施放一個(gè)氣球開展大氣垂直探測(cè)，獲取一段（上升段）氣象觀測(cè)資料。新型北斗智能探空系統(tǒng)采用雙球可實(shí)現(xiàn)一次放球獲取三段（上升、平漂、下降）數(shù)據(jù)。即外氣球攜帶探空儀上升探測(cè)、外氣球爆炸后內(nèi)氣球繼續(xù)攜帶探空儀在平流層平漂探測(cè)、平漂結(jié)束后由降落傘攜帶探空儀下降探測(cè)，三段探測(cè)均可獲取有效資料，打破了上百年的高空觀測(cè)模式。
同時(shí)，基于地-空物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸模式實(shí)現(xiàn)了從定時(shí)定點(diǎn)單一接收觀測(cè)數(shù)據(jù)向?qū)崟r(shí)智能組網(wǎng)接收的技術(shù)變革，并實(shí)現(xiàn)了探空數(shù)據(jù)接收、處理以及應(yīng)用的自動(dòng)化。
