基于大型无人机的气象探测系统设计应用

利用高空高速大型无人机自身优势,设计一种基于大型无人机的新型气象探测系统,旨在丰富气象探测技术手段,提高气象探测的准确性。为了实现高空远距气象探测功能,对系统的组成、接口、控制逻辑等进行逐一设计优化,并创新地采用螺旋运转结构,大幅增加气象任务载荷数量,使单个吊舱可装载24枚探空仪。作为一项军民融合的典型应用,本气象探测系统的工程化产品已通过功能试验、力学试验、环境试验等各项试验测试,结果表明系统运行安全有效,满足执行气象探测任务的要求。本气象探测系统的接口设计均遵循通用化、标准化原则,易于推广到现有其他无人机平台,具有广阔的应用前景。     

主编语

中国华云气象科技集团公司(以下简称为“华云集团”)是气象探测设备研发制造和探测系统实施方案设计的高科技企业。在20世纪90年代成立初期,华云集团承担了与美国合作开展新一代天气雷达研发等多个项目,为我国新一代天气雷达的生产以及新一代天气雷达探测网的布设做出了突出贡献。目前,以新一代天气雷达探测网为重要技术手段的实时天气监测系统,为气象部门提高短时临近天气预报水平,特别是暴雨、冰雹等灾害性天气的监测和预警能力的显著提升提供了有力支撑,为使人民生命财产免受灾害损失提供了气象保障。     

艇载风压计测量平流层大气风场可行性分析

本文提出了一种基于搭载平流层飞行器对平流层大气风场进行原位探测的探测系统，并详细介绍了其工作原理、计算公式和风洞实验结果。实验室测试中，该探测系统的理论测量误差值≤2.5 m/s。在常温下的风洞试验中，该系统表现出了良好的工作性能、系统稳定性和测量准确度。在和实验室的风向、风速对比试验中的相关性均超过了0.99，风速的平均绝对偏差为0.67 m/s，风向的绝对平均偏差为2.4°。2022年，中国气象局气象探测中心利用平流层超压气球搭载该系统在海拔19 km的平流层大气中进行了原位探测试验，对所搭载平台周围的风速和风向进行了探测，并对探测结果进行了比对分析。与平台轨迹算法进行比对结果显示，该系统具有较好的一致性；与NCEP_FNL再分析数据进行比对，显示出东西向风速的相关性较好，达到了0.795，而南北风速的相关性较差，仅为0.33。试验结果表明，在平流层飞行器上搭载该探测系统可以有效地探测平流层大气风场，对于获得平流层大气环境数据集、提供大气环境预报服务、开发平流层浮空器、监测平流层飞行器周围的大气环境、规划飞行路线和区域停留等方面具有巨大的应用潜力。     

2011年深圳大运会海上运动气象保障探测系统

介绍了海上运动气象保障系统的设计思路和建设方案。采用合田良实的经验曲线计算出赛区波浪破碎的水深,指导沿岸自动气象站的建设;针对深圳大运会的本地特点,对海上气象、海洋要素的探测进行简化,建设临时船载探测系统和波浪浮标;分析船体对海流测量的影响因素,制定海流计布设方案;采用闪电定位和大气电场仪相结合的方式进行雷电探测。     

评估适合清远高空气象探测的净举力

选取清远探空站L波段(1型)高空气象探测系统2016年9月至2017年2月在无云或云量少于3成的少云天气采用株洲气球,以不同净举力进行探测所获取的资料中,选取高度最高的净举力作为分析基础,通过分析净举力大小与探测终止高度之间随着季节、观测时次、气球类型和天气情况变化的关系,对选取的净举力进行修正,得出适合清远探空站进行高空气象探测的净举力,提高探测高度。     

浅谈控制L波段(1型)高空气象探测系统的探测数据质量

L波段(1型)高空气象探测系统是我国高空气象探测装备的更新换代产品,在2/3左右探空站进行了布设,其探测数据的精确程度,对数值预报等业务的准确率有很大影响.本文就影响L波段(1型)高空气象探测系统所取得数据质量,即探测数据精度的几个因素,对人员素质、高空气象探测环境、仪器设备、规章制度和技术规定等方面进行了阐述,为该系统台站的业务质量控制和管理提供参考.     

提高L波段高空气象探测资料质量审核分析

1引言 GFE（L）型雷达-GTS1型数字式电子探空仪高空气象探测系统,简称L波段高空气象探测系统。此系统与59—701雷达探测系统相比较。具有基值测定方便快捷、操作系统自动化、数据准确率高、记录审对．多样等多方面的特点和优势,提高了人员的效率,减少了探测数据的出错率。但在实际运用中还会出现一些情况和问题,为进一步提高L波段高空气象探测资料的数据质量。为气象防灾减灾及社会各部门提供更好的气象信息保障,为此进行探讨和分析。     

新一代高空探测系统使用技巧和故障处理方法

L波段二次测风雷达-电子探空仪高空气象探测系统是新一代高空气象探测系统,其性能、操作方法、业务流程等与59-701探测系统有所不同。文章介绍了杭州高空站2002~2004年3年中使用新一代高空气象探测系统的一些使用技巧和故障处理方法。内容包括雷达检查、探空仪基测、电池浸泡、仪器装配、瞬间观测及数据输入、气球施放、旁瓣抓球判断、探测中途丢球、放球软件出现非正常现象等。     

车载探测系统在近地面污染监测中的应用

文章介绍了车载粒子探测系统所使用的设备、显示分析软件以及2000年6月和12月在北京市城市污染大气探测中获取的数据。探测结果表明：北京市夏季和冬季近地面悬浮粒子浓度存在较大差异；同一季节北京城区及周边地区近地面悬浮粒子浓度存在较大差异；同一地区同一季节白天与黑夜存在较大差异。车载探测系统的观测试验表明：该套车载探测系统能连续记录近地面粒子尺度、汽车行驶轨迹和速度，其测量频率高，机动灵活，不受天气条件的影响；增加光阵探头个数，可以对0．1～9300．0μm的雾、气溶胶、雨和雪等粒子进行测量；可较好地应用于地面污染监测，同时还可用于云雾人工影响天气作业的地面监测。     

新书架

《高空气象探测和质量控制》曹云昌张玉存郭启云陈文广赵士伟等著该书内容包括高空探测的历史、现状和发展,数据采集和传输,高空温压湿探测,高空风向风速探测,高空探测数据的质量控制和评估以及产品检验合格评定的原则和方法等。同时根据检验和质量控制的需求提供了高空大气的基本特性,气象传感器的测量特性和气象要素量值传递,数据统计和处理,高空探测系统的静态测试,动态比对试验以及测量结果不确定度分析和评定的方法等。     

PROGRESS OF MARINE METEOROLOGICAL OBSERVATION EXPERIMENT AT MAOMING OF SOUTH CHINA

The coastal area of southern China is frequently affected by marine meteorological disasters,and is also one of the key areas that influence the short-term climate change of China.Due to a lack of observational facilities and techniques,little has been done in this area in terms of operational weather monitoring and scientific research on atmospheric and marine environment.With the support of China Meteorological Administration (CMA) and Guangdong Meteorological Bureau (GMB),the Marine Meteorological Science Experiment Base (MMSEB) at Bohe,Maoming has been jointly established by Guangzhou Institute of Tropical and Marine Meteorology (GITMM) and Maoming Meteorological Bureau (MMB) of Guangdong Province after three years of hard work.It has become an integrated coastal observation base that is equipped with a complete set of sophisticated instruments.Equipment maintenance and data quality control procedures have been implemented to ensure the long-term,steady operation of the instruments and the availability of high quality data.Preliminary observations show that the data obtained by the MMSEB reveal many interesting features in the boundary layer structure and air-sea interaction in such disastrous weather as typhoons and sea fog.The MMSEB is expected to play an important role in the scientific research of disastrous weather related to marine meteorology.     

卫星气象的现状及展望

本文讨论了气象卫星遥感技术的现状及展望,以及在未来十几年内气象卫星可能提供遥感信息的前景。由于卫星技术的发展以及信息处理能力的提高,遥感信息将会对于气象及有关学科的发展有所推动,本文预期了它对于天气预报、气候与长期预报、大气探测(包括云雨)、大气污染、海洋环境及陆地冰雪研究的促进效果。气象卫星遥感提供了地球环境综合性研究的可能性,本文也讨论了这样一个发展趋势。最后,概述了我国卫星气象事业的发展概况。     

Influence of Changes in the Prevailing Synoptic Conditions on the Response of Aerosol Characteristics to Land- and Sea-Breeze Circulations at a Coastal Station

The changes in the response of near surfaceaerosol properties to land- and sea-breezecirculations, associated with the changes in the prevailing synoptic meteorological conditions, are examined for a tropical coastal station. Aerosol properties are nearly similar in both the breeze regimes (land and sea) during seasons of marine airmass while they are distinct during seasons of continental airmass. As the prevailing winds shift from continental to marine and the ambient weather changes from winter conditions to the humid monsoon season, the submicron mode, which dominated the aerosol mass-size distribution, is largely suppressed and the dominance of the super micron mode increases. During periods of continental air mass (winter), the aerosol loading is significantly higher in the land-breeze regime, (particularly in the submicron range) but as the winds shift to marine, the loading initially becomes insensitive to the breeze regimes and later becomes higher in the sea-breeze regime, particularly in the super micron range.     

区域决策气象服务产品自动化制作关键技术——以自动站小时累加降水量产品为例

文章对气象应急服务业务中区域决策气象服务产品制作技术进行了分析。讨论了自动站小时降水量较小时的格点插值方法,实现了零值自动站插补的实况降水插值方法,经检验,该方法能够有效提高降水量插值准确性和美观度。提出了采用ArcGIS ModelBuilder模型构建技术,及基于ArcObjects开发的逐小时降水量累加组件、气象要素插值组件、图形产品制作组件,结合ArcGIS提供的空间分析组件,建立区域逐小时累加降水数据处理和图形产品制作模型,完成了决策服务图形产品高效率、自动化执行及高精度图形产品输出。     

新型台风海洋网络气象信息系统的设计与实现

该文将时空数据模型的概念引入台风海洋网络气象信息系统,旨在构建一个多源、异构气象服务产品与数据按照统一的时空数据模型进行组织、集成和融合,并在互联网上实时展现的信息系统平台。介绍了该系统的设计思路和技术框架,同时分析了该系统中引入时空数据模型的技术难点和关键技术,重点展示了系统构建成型后能实现的主要功能,包括台风路径信息与卫星云图、天气形势场等多种气象信息的叠加显示;多功能历史台风路径信息查询;台风实况路径信息与城市风雨监测实况、卫星云图、雷达图的同步动画显示;气象灾害预警信息、气象资讯、城市天气实况及预报等内容的集成发布等。该研究成果已在中国天气台风网（typhoon.weather.com.cn）得到实际应用。     

江苏沿海气象灾害预报及产业警示技术

为了更好地开展海洋气象预报服务,江苏省海洋气象台和3个市级海洋气象台就江苏沿海气象灾害预报技术和产业警示技术进行了相关合作,通过对沿海不同海域大风、大雾、海浪等灾害性天气预测、预警方法的共同研究,构建了不同海域的海洋气象预报业务流程,同时还针对该地区产业气象发展的需求,开发了航海、盐业、港口工程、围滩涂海、海水淡水养殖、海滨旅游等产业气象警示预测创新项目。文章介绍了江苏沿海气象灾害预报和产业警示的主要技术方法。     

2012—2015年北京市空气质量指数变化及其与气象要素的关系

根据2012—2015年的空气质量指数（AQI）日报数据与同时段的气象数据,采用统计方法和广义加性模型（GAM）对空气质量指数的时间变化及其与气象要素的关系进行了分析,结果表明：2012—2015年北京市空气质量整体呈现下降趋势,冬春季空气质量较差,夏秋季的较好,冬季容易产生重污染天气,春季污染天气频发。北京空气质量存在一定程度的周末效应,表现为周末空气质量较差,工作日相对较好。整体上空气质量指数与风速、日照时数、降水量、平均气温和最高气温呈负相关,与湿度呈正相关,不同季节和不同级别空气质量下的AQI与气象要素相关性差异较大。通过广义加性模型得到AQI与降水量呈线性关系而与其他气象要素均呈非线性关系,气象要素在不同数值范围内对AQI的影响趋势和程度存在显著差异。     

茂名博贺海洋气象科学试验基地建设与观测进展

华南海岸带地区是我国海洋气象灾害天气频发地区,也是影响我国短期气候变化的关键地区之一。由于过去缺乏相关的观测设施和技术,业务监测和科学研究基础都十分薄弱。在中国气象局和广东省气象局大力支持下,经过广州热带海洋气象研究所和广东省茂名市气象局三年来的努力,茂名博贺海洋气象科学试验基地已初步成为一个设备先进、功能齐全的海岸带海洋气象综合观测基地。为了保障观测设备的长期稳定运行和观测数据的质量,采取了一系列的设备维护和数据质量评估措施。观测个例显示数据能较好地反映台风和海雾的边界层结构以及海气相互作用特征,可在海洋气象灾害天气的科学研究中发挥作用。     

国产海洋气象漂流观测仪在台风观测中的应用分析

介绍了由我国自主研制的、基于北斗导航通信卫星的、集海洋水文要素和气象要素一体观测的、在恶劣海况条件下能进行连续、可靠观测的海洋气象漂流观测仪,及其在多个海域开展实际的外海观测试验情况。2017年8月20日至9月5日,三台漂流观测仪在广东博贺海洋气象综合试验基地,经历了2017年第13号台风天鸽和第14号台风帕卡两次台风天气过程。对试验期间获取的台风天气过程中气温、气压、海温等观测数据的分析表明,漂流观测仪所获得的观测数据与相关国家级业务观测站点的观测数据具有较好的相关性,揭示了台风天气过程的明显特征,并表现出合理、清晰的日变化特征。上述试验表明,国产海洋气象漂流观测仪已具备在恶劣海况下进行实际观测的能力。