2021年12月22日
模式預報數(shù)據(jù)可用率達90%，資料同化后風分析場標準差減小約2%，預報技巧提高1%，風、濕度和高度測量結(jié)果可對標世界氣象組織（WMO）探空天氣觀測最高目標……這份“成績單”來自基于北斗導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-預報互動試驗中取得了豐碩成果，研制出用于天氣預報、數(shù)值預報的高質(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測系統(tǒng)，為提高探空資料獲取率和天氣預報準確率奠定了基礎。
“放氣球”是公眾對氣象工作者的“畫像”之一。1902年，德國氣象學家阿斯曼開創(chuàng)了利用橡膠氣球、經(jīng)緯儀開展大氣垂直探測模式。100多年來，國際上多采用該技術(shù)開展高空探測，我國120個探空站每天2次施放探空氣球，為數(shù)值模式發(fā)展、氣象預測預報和服務提供了連續(xù)可靠的直接觀測資料。
然而，現(xiàn)有每天兩次探空所獲取資料時間分辨率難以滿足預報和服務要求。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)過五年攻關和試驗，攻克了平漂零壓氣球、多通道雙向通信接收設備、高精度氣象專用北斗導航SoC芯片等探空裝備的重點難點技術(shù)，以及平流層測溫和下降段測風、平漂軌跡預測和觀測資料質(zhì)量控制等業(yè)務應用的關鍵技術(shù)，實現(xiàn)了低成本加密探空目標，為探空技術(shù)轉(zhuǎn)型升級提供了“中國方案”。
中國氣象局氣象探測中心正研級高工郭啟云介紹，新型北斗智能探空系統(tǒng)采用自主北斗導航定位技術(shù)和氣象部門聯(lián)合開發(fā)的“春分Ⅰ號”探空儀專用衛(wèi)星導航系統(tǒng)級芯片，創(chuàng)新性提出了內(nèi)外兩個探空氣球嵌套的模式，開展“上升-平漂-下降”三段式探空觀測，并采用基于地-空物聯(lián)網(wǎng)的“云+端”數(shù)據(jù)傳輸模式，開展探空觀測預報互動試驗。
原有探空模式為施放一個氣球開展大氣垂直探測，獲取一段（上升段）氣象觀測資料。新型北斗智能探空系統(tǒng)采用雙球可實現(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、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、平漂結(jié)束后由降落傘攜帶探空儀下降探測，三段探測均可獲取有效資料，打破了上百年的高空觀測模式。
同時，基于地-空物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸模式實現(xiàn)了從定時定點單一接收觀測數(shù)據(jù)向?qū)崟r智能組網(wǎng)接收的技術(shù)變革，并實現(xiàn)了探空數(shù)據(jù)接收、處理以及應用的自動化。
