近年来国际大气探测技术发展概要

1概述近年来，随着自然科学与技术的进步，国际气象探测技术也取得了显著的发展，其主要特点是：探测能力显著增强，观测自动化水平迅速提高；重视观测方法、观测网的设计，讲究观测工具的最佳配合；直接观测、遥测和遥感等三种观测技术并存。本文对近10多年来一些国家在大气探测技术方面的进步作一简要总结。2地面和高空探测在地面和高空的常规探测方面，各种感应元件的精度均有显著提高。70年代以来，一些发达国家正在利用遥测和自动气象站发展中尺度地面观测网，M点间距小至17KM。目前已有30来个国家在研制和使用自动气象站，发达国家…     

大气探测高技术及应用研究进展

大气探测技术是支撑大气科学,特别是大气物理和大气环境学科发展的重要基础,其主要任务是发展新的探测和试验手段、原理和方法,为认识大气运动以及大气中各种物理、化学、生物过程的基本规律及其与周围环境的相互作用提供技术手段和方法。除了充分利用国内外已有的成熟技术和产品对大气科学发展提供支持外,大气探测还存在一系列科学与技术问题需要研究和开发,这也是大气探测科学与高技术的前沿。本文从强对流和降水探测技术、雷电探测技术、云特性探测技术、臭氧和气溶胶等大气成分探测技术、地基GPS观测反演大气和海洋参数、大气与环境综合探测平台六个方面综述近五年来中国科学院大气物理研究所在地面大气探测高技术研发、实验观测及相关研究领域所取得的一些主要进展,并对未来发展进行展望。     

加强自动气象站管理发挥现代化建设效益

气象探测是气象工作的基础.20世纪90年代以后,随着微电子、计算机、通讯技术的迅速发展,气象要素自动观测技术日趋成熟,大气监测的自动化需求日趋迫切.     

加强自动气象站管理 发挥现代化建设效益

气象探测是气象工作的基础。20世纪90年代以后，随着微电子、计算机、通讯技术的迅速发展，气象要素自动观测技术日趋成熟，大气监测的自动化需求日趋迫切。     

第四章 大气探测

大气探测是气象科学技术的基础工作。探测技术的每一重大改进,都将有力地促进气象科学技术的发展。气象探测几十年来的发展是迅速的,由常规的地面气象观测发展到高空气象探测、天气雷达探测,卫星云图接收等,使人民对大气运动规律的认识有了较为明显的提高。     

发展中的地基大气廓线探测

最初的大气廓线探测—无线电探空的出现和组网观测推动了气象学的发展。地基遥感大气廓线探测的发展将会推动对中小尺度天气系统变化规律的认识,提高对强天气过程的认识和预报能力。地基遥感大气廓线探测的主体技术已经成熟,但其复杂性和应用难度,远高于无线电探空,在应用环节、设备研制生产环节和多种技术的综合集成方面都面对技术挑战。多种大气廓线探测技术综合集成已成为大气廓线探测发展的重要特征和趋势。综合集成一方面能够提供更多要素,以满足应用需求;另一方面将改进、完善大气廓线探测能力,提高探测精度。     

“微机在大气探测中的应用学术交流会”在成都召开

由中国气象学会大气探测与气象仪器专业委员会主持的“微机在大气探测中的应用学术交流会”于1984年12月20—26日在成都召开。会上报告内容涉及到大气遥感、天气雷达、高空观测、地面观测及大气探测的许多其它领域。微机应用涉及到观测系统的控制,数据的采集与处理及资料整理等各个方面。会议还有国内外微机应用动态的报告和讨论,     

地基GPS水汽遥测系统远程通讯与控制系统及其初步应用

地基GPS遥感大气水汽技术是20世纪90年代发展起来的一种全新的大气观测手段,建立科学合理的GPS数据实时采集通讯网,实时下载观测数据,可为地基GPS资料应用开发成果的业务化推广提供必要的技术支撑,是地基GPS大气水汽遥感系统可否推广应用的一项关键指标。介绍了采用Modem、依托公共电话网(PSTN)建立起来的远程数据通讯和控制系统。使用该系统可通过电话拨号的方式,对GPS水汽探测网内指定的GPS接收机的参数进行设置,还可以下载该接收机内存储的数据文件。该通讯系统的应用,增强了整个GPS遥感大气水汽探测网的可维护性,为最终实现GPS水汽探测网的业务化运行奠定了一定的理论和实践基础。针对该系统存在的数据下载速度慢,依赖人工操作等缺陷,提出了解决问题的思路。     

激光大气遥感探测

一、引言 用光学方法进行主动大气遥感探测,早在本世纪三十年代就有过这方面的尝试,当时用探照灯研究了直至28公里高度的大气浑浊度和分子散射。以后,还发展成脉冲光探照灯来探测大气,并用弧光光源探测云底高度等。但是,利用这种非相干光源探测大气,受到光源性能的多方面限制,从而使得大气光学探测这一学科分支进展缓慢。     

卫星高光谱大气CO2探测精度验证研究进展

卫星高光谱大气CO₂遥感探测对全球气候变化研究意义重大,卫星CO₂反演产品的地基观测验证是获得产品精度评价、发现算法可适用范围和局限性的重要环节,因此地基高光谱CO₂的观测验证研究对提高卫星产品定量精度至关重要。本文综述了当前国际上大气CO₂探测卫星的研制进展,短波红外大气CO₂的反演方法进展,重点阐述了地基高光谱CO₂探测技术进展及其对卫星大气CO₂的定量探测精度验证方法和技术研究进展,并对该研究领域未来的发展提出展望。     

国外大气探测设备研究概况

大气探测范围很广,项目多,所用的方法和设备类型也很繁杂,涉及声、光、电、化学等各科学领域。本文仅就建立大气探测基本站网使用设备的几个方面,在国外研究的近况作一概述。一、高空探测系统高空探测系统包括探空、等高平移气球、飞机、火箭和卫星探测等。作为建立站网常规的高空探测,主要是探空、测风和火箭探测。本文着重于介绍30—40公里以下的基本站网使用的高空探测系统。 60年代卫星探测技术的发展,已能提供几十公里内的温度廓线和湿度层结,间接推算风场和气压场。国内外都在讨论高空探测站网和火箭是否还有存在的必要?看来就相当长的一个时期内还需设置基本站网。因为尽管高空站的任务有某些改变,但作为比较或提供低层的     

基于三台测风激光雷达的大气湍流和三维风场研究

为了获取大气湍流和空间三维风场结构,利用3台同型号的测风激光雷达开展协同观测试验。（1）利用虚拟铁塔协同观测技术开展大气湍流探测,与香河102 m铁塔安装的三维超声风速仪观测结果做对比,32 m处高频（10 Hz）风速的相关系数高达0.92,平均误差为0.77 m/s,均方根误差为0.41 m/s;大气湍流强度（TKE）的相关系数高达0.99,平均误差为?0.02 m2/s2,均方根误差为0.08 m2/s2,并且协同观测的高频风速与三维超声风速仪的观测结果具有相同的频谱结构。（2）利用扫描协同观测技术开展三维风场探测,与铁塔上的常规测风设备相比,其90 m高度处的水平风速和风向的相关系数分别为0.92和0.93,平均误差为?0.41 m/s和0°,均方根误差为0.73 m/s和34°。相比于单台测风激光雷达,基于3台测风激光雷达协同观测技术具有一定的优势:不需要风场水平均匀的假设、探测精度更高等。但其对观测环境的要求较高:观测路径上不能有遮挡、观测必须协同等。在科研业务应用中,需要根据实际的观测需求合理制定观测方案。      

民用航空气象观测综述

介绍了民用航空气象观测这一全球大气监测网中的重要观测平台的发展历史，航空气象资料的特点及其在气象业务与大气科学研究中的应用现状，详细分析了航空气象资料的获取、优势、存在的局限和未来的改进方向。指出民用航空飞机观测这一常规大气探测手段具有广阔的应用前景，受到了气象部门和航空业的共同重视，航空气象资料对提高天气预报准确率和气象服务水平将起到积极的促进作用，在未来的数值天气预报业务和大气科学研究中占据越来越重要的地位。     

GPS探测气象参数的技术进展

回顾了全球定位系统(GPS)探测气象参数(GPS/MET)的技术进展.全球定位系统探测气象参数利用GPS信号穿过大气受到大气折射而产生的延迟来探测大气中的温度、气压、水汽含量或湿度及电离层的电子浓度.就地基GPS/MET来看,GPS对中性大气层水汽的探测研究,主要集中在大气可降水量反演、水汽层析及GPS资料在数值预报模式中的应用等领域; GPS对电离层探测,主要应用于电离层变化的分析和研究,监测和预报电离层的危害方面.天基GPS/MET技术利用了导航卫星GPS星座和LEO小卫星在地球地平线边缘的上下相对运动,获取大气参数的垂直分布.GPS气象小卫星在太空飞行,探测范围大、频率高.两颗天基低轨GPS气象小卫星系统的高空资料收集能力就超过了现行全球高空气象探测能力的总和.天基GPS/MET掩星探测技术的业务实现将是全球高空大气探测技术发展的一次飞跃.GPS/MET的探测精度高、全天候、时间分辩率高、观测稳定、无需校正.可以预期, 这种新型的探测手段将是未来大气探测系统中重要的组成部分,随着GPS探测站网的建设和业务化,它所提供的数据源,将会对气象、环境、水文和空间天气等学科领域的研究产生深刻的影响.     

中高层大气探测技术的研究进展

探测技术的发展和探测仪器的研制是中高层大气研究的重要方面,利用单一的探测技术无法完成这个相当宽的高度范围大气状态参量的测量,需要采用多种探测手段综合得出这一区域的大气结构。本文结合国际上中高层大气探测技术的发展,主要从雷达的地基遥感,高层大气探测卫星的探测及无线电掩星技术,大气参数的气球、火箭、飞船探测方面回顾了我国近几年间的研究进展。     

大气探测和雷电研究进展

大气探测研究所在2011年的研究工作中,以试验和理论研究为基础,紧密联系社会需求,分别在雷电野外试验观测和研究、闪电观测、雷电探测技术和设备研发,以及雷电预警软件的业务应用方面取得了一定的成果。     

地基GPS遥测大气水汽含量技术简介

水汽是一种重要的大气成分,是各种大气现象的总根源,在各种时空尺度的大气过程中扮演着重要角色。水汽在地球水循环中发挥着关键的作用,尤其与雷暴等局地天气的发生和发展有密切的关系。水汽观测对于天气、气候研究和天气预报业务都至关重要。目前在气象学中探测大气水汽含量的方法主要有两种:(1)无线电探空技术。即通过施放探空气球,收集有关温度、气压、湿度等气象因子来计算水汽含量。常规水汽监测是通过相距上百千米的气象站每天放两次探空气球进行探测。这一资料的主要局限性是取决于风场;测站密度过稀、相邻两次探测之间间隔时间过长,…     

GPS遥感区域大气水汽总量研究回顾与展望

20世纪90年代以来，GPS气象学迅速发展成为一个前沿性、多学科交叉的研究领域，利用GPS技术探测大气水汽含量的研究取得了很大进展，有望在未来大气探测、天气预报和气候变化的研究和业务工作中发挥重要作用。文章论述了利用GPS遥感大气水汽总量的气象学意义，比较了该技术相对于其它探测方法的特点和优势，简介了GPS遥感大气水汽总量的类型以及地基GPS气象学的基本原理，对国内外近10年来在应用地基GPS技术遥感大气水汽总量方面取得的主要成果、应用现状及未来发展趋势做了综合性评述。最后，分析了该技术目前存在的主要问题。     

基于激光雷达和微波辐射计观测确定混合层高度方法的比较

利用苏州地区2010年1月4,7,16日和2月4日4天的激光雷达及微波辐射计观测资料,比较了不同遥感手段探测晴天大气混合层高度的差异,发现试验期间该地区的混合层高度在300~1500 m之间。利用梯度法、标准偏差法、小波法从激光雷达数据中提取混合层高度并进行了对比,结果表明三种方法都能较好地反演混合层高度并且一致性较好,三者差异主要存在于大气边界层的发展和消亡阶段;梯度法和小波法结果无明显差异,而标准偏差法结果稍高于其他方法。在此基础上,利用微波辐射计探测的大气温度,使用温度梯度法估算大气混合层高度,并与激光雷达探测结果进行了比较,结果表明,大多数情况下激光雷达探测结果高于微波辐射计观测结果;两种遥感手段有较好的相关性,相关系数为0.76。激光雷达同微波辐射计结果存在差异,尤其是在边界层的发展和消散阶段,这是由两种遥感手段探测原理不同造成的。     

全谱反演技术在山基掩星数据处理中的应用

山基掩星观测是一种探测特定区域气象数据的新技术。该文从山基掩星探测技术的概念出发,阐述了山基掩星探测技术的特点和优势,介绍了山基掩星观测数据几何光学反演方法; 在详细介绍全谱反演技术的基础上,提出了采用全谱反演技术来处理山基掩星观测数据的新方法。采用该方法对2005年8月在河北兴隆雾灵山获取的山基掩星观测试验探测数据进行了处理,成功获得了大气折射率剖面, 将全谱反演结果与几何光学反演结果和同时获取的时空匹配的探空数据进行了比对分析。结果表明:全谱反演结果与几何光学反演结果平均相对偏差小于2%,全谱反演结果偏小,标准偏差低于3%;全谱反演结果与常规探空结果的平均相对偏差为8.15%,全谱反演结果偏小,标准偏差为1.4%。