今年1月1日早晨，做CT4個一人多高的飛升氣球分別從河源、清遠、氣廣氣象陽江、北斗汕頭的探空氣象觀測站上升，帶著探空儀去到3萬多米高空。系統百姓彩票最新網址

　　新年第一飛，什秘也標志著廣東的做CT氣象高空探測業務，在全國率先全面轉入北斗探空模式。飛升

　　高空探測(ce)是氣(qi)(qi)廣氣(qi)(qi)象什么？它和我們又究竟有(you)什么關系(xi)？

氣球(qiu)從河(he)源國家(jia)高空氣象觀(guan)測站(zhan)升空。

　　全球同時段釋放氣球

　　早上出門前，系統打開手機App看天氣預報，什秘已成了很多人的做CT習慣。但你是否想過，天氣預報是怎么來的？

　　天氣預報的形成需要數據支撐，尤其是高空大氣的溫度(du)、氣壓、濕度(du)、風向、風速等基礎資料。為獲取這些數據，高空探測應運而生。

　　氣象上說的高空探測，通常指利用氣象氣球攜帶探空儀，在飛升的過程中，探測收集周圍環境的氣象數據，并將其傳輸至地面，地面人員經過計算整理得到上空氣象要素的垂直分布情況，最終用于天氣預報、氣候分析、科學研究等。

　　一些歐美國家在18世紀就開始進行高空氣象探測——人們先后用風箏、載人氣球攜帶儀器等方式進行高空氣象要素探測的試驗。我國則是百姓彩票在(zai)19世紀開始開展高空氣象觀測業務。

　　而現代探空始于20世紀初，隨著無線電、氣象衛星和大氣遙感技術等的發展，人們逐步實現了全天候、全球性的高空氣象探測，也直接推動了現代大氣科學的產生。

氣(qi)球(qiu)從清遠氣(qi)象觀測站升(sheng)空(kong)。

　　“現在做氣(qi)(qi)象(xiang)高空探(tan)測，一方(fang)(fang)面(mian)(mian)(mian)是為(wei)氣(qi)(qi)象(xiang)預(yu)報員提(ti)供(gong)地面(mian)(mian)(mian)到(dao)高空的(de)垂直氣(qi)(qi)象(xiang)觀測數據(ju)，另一方(fang)(fang)面(mian)(mian)(mian)也為(wei)全(quan)(quan)球氣(qi)(qi)象(xiang)研(yan)究提(ti)供(gong)數據(ju)交換。”省氣(qi)(qi)象(xiang)局氣(qi)(qi)象(xiang)數據(ju)中心(xin)工(gong)程師徐黃飛介紹，世界氣(qi)(qi)象(xiang)組織要求全(quan)(quan)球必須在相同時間(jian)（國際標準(zhun)時每天(tian)0時和12時前一小時內）施(shi)放氣(qi)(qi)球，對應到(dao)我(wo)國，便(bian)規定(ding)全(quan)(quan)國探(tan)空站(zhan)在每天(tian)7時15分和19時15分施(shi)放。“全(quan)(quan)球都(dou)同一時段觀測，數據(ju)才有(you)可(ke)比性，也方(fang)(fang)便(bian)探(tan)空資(zi)料的(de)全(quan)(quan)球交互。”

　　因此你可以想象，清晨、傍晚，氣球從世界各地的探空站飛向3萬米的高空，感知著天空的“呼吸”，守護著我們的每一天。

　　數據接收從“點對點”變“點對面”

　　“探空(kong)儀(yi)經過檢查沒問題(ti)，設備狀態也反饋到(dao)北斗探空(kong)系(xi)統了，可以(yi)釋放(fang)。”清晨，在清遠氣(qi)象(xiang)觀測站，高級工程師董福(fu)鎮(zhen)用繩子將探空(kong)儀(yi)與氫氣(qi)球連(lian)在一(yi)起。當時間(jian)來到(dao)7點(dian)15分(fen)，他放(fang)開手(shou)，氣(qi)球迎著陽(yang)光直沖而上。

釋放氣球前檢測探空儀(yi)。

　　在此前的高空探測中，雷達是各國使用頻率最高的設備。以廣東為(wei)例，近20年均(jun)采用(yong)L波段探空系統進(jin)行觀測，通(tong)過地面(mian)的雷達(da)對氣球跟蹤定位，最(zui)后接收探空數(shu)據。

　　但(dan)這種探空(kong)方式有(you)個(ge)很大的局限(xian)：只(zhi)能點對點接(jie)收，即一(yi)臺雷達只(zhi)能接(jie)收一(yi)個(ge)探空(kong)儀(yi)的數據。因(yin)此，一(yi)旦遇上(shang)大風(feng)等惡(e)劣天(tian)氣(qi)，容易出(chu)現(xian)丟球情況(kuang)，導致(zhi)探空(kong)失(shi)敗。

　　而且隨(sui)著(zhu)天(tian)氣(qi)(qi)預(yu)報業務發(fa)展(zhan)，每(mei)天(tian)2次獲取的(de)(de)探空(kong)資料(liao)，其(qi)時空(kong)分辨率已難以滿足(zu)精細化預(yu)報和服務的(de)(de)要(yao)求(qiu)，需(xu)要(yao)加密(mi)探測(ce)。另外，高空(kong)探測(ce)的(de)(de)探空(kong)氣(qi)(qi)球(qiu)不(bu)回收，一次釋(shi)放成本也較高。

　　如何提升高空探測的成功率和效率，并盡可能節約成本？北斗探空系統，便是破局之法。

平漂探空模式。

　　從2017年開始，中國氣象局牽頭組織開展新型北斗智能探空系統的原型研制。2022年8月8日，在中國氣象局的部署下，清遠探空站釋放了第一個北斗探空試驗球，拉開了北斗探空系統在廣東落地試驗的序幕。

　　這(zhe)一系(xi)統由探(tan)空站(zhan)、接收(shou)(shou)站(zhan)、臺站(zhan)服(fu)(fu)務(wu)器、省級(ji)服(fu)(fu)務(wu)器和國(guo)(guo)家(jia)(jia)級(ji)服(fu)(fu)務(wu)器組成，探(tan)空儀觀測數據發(fa)回地面(mian)，地面(mian)接收(shou)(shou)站(zhan)收(shou)(shou)到數據后，通過臺站(zhan)服(fu)(fu)務(wu)器將(jiang)數據進行互聯網加密后發(fa)到國(guo)(guo)家(jia)(jia)級(ji)服(fu)(fu)務(wu)器，國(guo)(guo)家(jia)(jia)級(ji)服(fu)(fu)務(wu)器再(zai)將(jiang)數據處理后傳輸給省級(ji)服(fu)(fu)務(wu)器。

　　這一過程中，高空數據的接收實現從“點對點”轉為“點對面”。

　　“北斗探空采用組網觀測方式，探空儀在天上的時候，除了釋放地，其他地方的接收機也可以接收數據。”廣東省氣象數據中心工程師徐黃飛介紹。以清遠探空站為例，記者從監測屏看到，氣球在移動的過程中，韶關、連州、郁南等地的接收站均收到探空儀的數據。因此，即使氣球飛出清遠站的接收范圍，廣東其他的地面接收站也能收到數據上傳。

多個地面接收(shou)(shou)站(zhan)能接收(shou)(shou)探空儀(yi)數(shu)據。

　　“目前，廣東建了13個地面接收(shou)點，每個的接收(shou)范圍約150-200公里(li)，基本覆(fu)蓋全省(sheng)，今(jin)年(nian)還將再建7個接收(shou)點。”徐黃(huang)飛介紹。

　　我國也正(zheng)逐步成為氣球高(gao)空(kong)氣象觀測(ce)業務大國，全國已有(you)120個高(gao)空(kong)站，占全球總量6%，其中全球資料交換(huan)站89個，提交了占比全球共(gong)享資料的10%左右。

　　同時，芯片保證了氣象數據的準確性。

　　在探(tan)空(kong)儀中，安裝了我國首(shou)顆探(tan)空(kong)專用SoC北(bei)斗芯(xin)片(pian)，中國氣象局將其命名為(wei)“春分1號”。這一芯(xin)片(pian)包含(han)118類標準函數(shu)(shu)的開發包，實(shi)現(xian)數(shu)(shu)據處理的集(ji)成化(hua)和標準化(hua)，水平(ping)、垂直定位(wei)的精度達到0.8米(mi)、1.3米(mi)，與(yu)國際主流探(tan)空(kong)芯(xin)片(pian)（UBLOX_G7020）的0.7米(mi)、1.5米(mi)相(xiang)比(bi)，幾乎沒有(you)差(cha)距。

　　“廣東北斗探(tan)空(kong)試驗(yan)數(shu)據(ju)表明，北斗探(tan)空(kong)系統數(shu)據(ju)穩(wen)定可靠，數(shu)據(ju)質量達到(dao)世界氣象(xiang)組織（WMO）探(tan)空(kong)數(shu)據(ju)最高(gao)目標要求，其(qi)中測(ce)風誤(wu)差由L波(bo)段探(tan)空(kong)系統的3米/秒(miao)提升到(dao)0.3米/秒(miao)。”徐黃飛表示。

氣(qi)(qi)球從(cong)清(qing)遠氣(qi)(qi)象觀測站升(sheng)空。

　　平漂觀測模式降低成本

　　“外部氣(qi)(qi)(qi)球(qiu)順利爆(bao)炸(zha)，內部氣(qi)(qi)(qi)球(qiu)膨脹，開始進(jin)入平(ping)漂探(tan)測階段。”董福(fu)鎮(zhen)盯(ding)著監控屏，到達高空(kong)3萬米(mi)左(zuo)右后(hou)，氣(qi)(qi)(qi)球(qiu)已穿過對(dui)流層(ceng)到達平(ping)流層(ceng)，“這一段氣(qi)(qi)(qi)流平(ping)穩，氣(qi)(qi)(qi)球(qiu)將(jiang)平(ping)漂5.5小時(shi)左(zuo)右，最(zui)后(hou)再下落。”

　　傳統的單球(qiu)模(mo)式下(xia)(xia)，氣球(qiu)帶著探空儀以5-6m/s的速(su)(su)度上升，當氣球(qiu)爆炸后，觀測任務便結(jie)束。這一過程中，只有上升段數據會被保存，下(xia)(xia)降(jiang)段則因速(su)(su)度太(tai)快導致觀測數據不連(lian)續(xu)，沒有價值(zhi)。

　　但北斗探空系統可以實現平漂觀測模式，即一次釋放實現“上升、平漂、下降”3次觀測，這是省錢秘訣。

　　平漂(piao)模(mo)式使用的(de)是(shi)“雙(shuang)模(mo)氣(qi)(qi)球”，即(ji)雙(shuang)層(ceng)氣(qi)(qi)球，并攜(xie)帶(dai)探(tan)空(kong)(kong)儀、熔斷器、降(jiang)落(luo)傘(san)進行高空(kong)(kong)氣(qi)(qi)象觀測(ce)。雙(shuang)模(mo)氣(qi)(qi)球上升到平流層(ceng)后(hou)，外面(mian)的(de)氣(qi)(qi)球會(hui)炸開(kai)，內部的(de)球保留(liu)下來(lai)，隨后(hou)繼續攜(xie)帶(dai)探(tan)空(kong)(kong)儀等設備在平流層(ceng)觀測(ce)。此后(hou)到達(da)指定(ding)時間后(hou)，熔斷器會(hui)將繩(sheng)子切斷，隨后(hou)由降(jiang)落(luo)傘(san)帶(dai)著探(tan)空(kong)(kong)儀開(kai)始下降(jiang)段垂直觀測(ce)。

　　“這個過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，會在1.5小(xiao)(xiao)時左(zuo)右從對流(liu)層(ceng)進入平流(liu)層(ceng)，隨后(hou)在平流(liu)層(ceng)平漂5.5小(xiao)(xiao)時，最后(hou)在1.2小(xiao)(xiao)時左(zuo)右下降。”徐黃(huang)飛介(jie)紹，以這一模式(shi)，上升、平漂、下降過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)的觀測數據(ju)都會保(bao)留(liu)，“也(ye)就是飛一次得(de)到3段數據(ju)，相比傳統單球模式(shi)更省錢。”

北斗探空系統中的平(ping)漂路線。

　　但要讓這個過程順利進行，需攻克很多難題。

　　氣(qi)(qi)(qi)(qi)球在(zai)上升(sheng)的過程中(zhong)，便面臨(lin)著天氣(qi)(qi)(qi)(qi)狀況(kuang)、氣(qi)(qi)(qi)(qi)溫、氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓等諸多考驗。“當(dang)遇(yu)到(dao)下雨天時，充氣(qi)(qi)(qi)(qi)就要(yao)比(bi)平(ping)時更足一(yi)些，才能達到(dao)上升(sheng)速度；而且，氣(qi)(qi)(qi)(qi)球也要(yao)專(zhuan)門定制，必須防凍(dong)，因為在(zai)3萬米高空(kong)，氣(qi)(qi)(qi)(qi)溫低于(yu)-70℃。”徐黃(huang)飛說(shuo)，并(bing)且由于(yu)探空(kong)儀(yi)需要(yao)在(zai)平(ping)流層(ceng)繼續平(ping)漂(piao)，因此還(huan)用泡沫盒進行外(wai)層(ceng)包(bao)裹，盡量給(gei)探測(ce)儀(yi)器保溫。再(zai)比(bi)如(ru)，還(huan)要(yao)解決如(ru)何在(zai)理(li)想高度實現熔斷(duan)、如(ru)何應對飛鳥影響、如(ru)何保證內(nei)部氣(qi)(qi)(qi)(qi)球不破等難題(ti)。

　　因此，從2022年到2023年底的(de)這(zhe)段時(shi)間，廣東4個探(tan)空(kong)(kong)站便持續進行(xing)著這(zhe)一(yi)系列的(de)試驗(yan)，讓氣球、探(tan)空(kong)(kong)儀(yi)適應廣東的(de)氣候條件(jian)。同時(shi)，測試北斗(dou)探(tan)空(kong)(kong)系統的(de)整體(ti)業(ye)務運行(xing)能(neng)(neng)(neng)力，包(bao)括探(tan)空(kong)(kong)儀(yi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)、接收機性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)、基測箱性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)、集成控制器性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)、配(pei)套(tao)的(de)臺站軟(ruan)件(jian)等(deng)，最終(zhong)才得以(yi)實現業(ye)務切換。

　　“北斗探空系統是一次重大的高空觀測改革。”徐黃飛說，系統的數據(ju)準確(que)(que)性(xing)(xing)相比L波段探空系統有(you)了較大提高，尤其是在風向和風速觀(guan)測的準確(que)(que)性(xing)(xing)上。

工作人員綁(bang)扎沖好氫氣(qi)(qi)的氣(qi)(qi)球。

　　如今，廣東氣象部門已將北斗探空資料常態化應用于氣象預報、數值預報、衛星遙感等領域。譬如(ru)在去年7月(yue)27日早上(shang)(shang)8點(dian)，省(sheng)氣象局(ju)針對(dui)臺風“杜蘇(su)芮(rui)”開展天氣會商，而(er)北斗探空系統(tong)在臺風登(deng)陸前(qian)24小時(shi)，就(jiu)為會商提供(gong)了精準的(de)數據支撐(cheng)。未來，廣東還計劃(hua)在海(hai)(hai)上(shang)(shang)石油平(ping)臺、海(hai)(hai)島等區域布(bu)設中繼接收(shou)站，拓寬(kuan)探測范圍，彌(mi)補海(hai)(hai)上(shang)(shang)高空探測的(de)空白。

　　目前，北斗探空系統也寫入世界氣象組織技術委員會高級別指導意見文件。廣東在全國率先全面啟動的北斗導航探空業務，為全球氣象探空發展提供了中國方案，并將于2025年在全國完成推廣應用。“我們的氣象探空技術已經(jing)躋身世界先進水平，未來北斗探空系統還(huan)將進一步優(you)化(hua)完(wan)善。”廣東省氣象局監(jian)測網絡處(chu)副(fu)處(chu)長趙(zhao)曉利說。

　　■鏈接

　　北斗探空系統成防災減災利器

　　早上6時30分，天氣微冷。河源國家高空氣象觀測站工(gong)程師馬佩強(qiang)已開始檢測北斗探空系統的探空儀，另有一名工(gong)作人員正(zheng)充(chong)灌氫氣球。

　　待到7時(shi)15分，帶著(zhu)探空儀的氣(qi)(qi)(qi)球(qiu)準時(shi)施(shi)放(fang)。氣(qi)(qi)(qi)球(qiu)上升過程中(zhong)，儀器實(shi)時(shi)獲取氣(qi)(qi)(qi)球(qiu)位(wei)置的溫度、氣(qi)(qi)(qi)壓、濕度、風向、風速等氣(qi)(qi)(qi)象要素，實(shi)時(shi)傳(chuan)向地面接收設備(bei)，并(bing)同步上傳(chuan)至國家(jia)級云端中(zhong)心平臺。

河源(yuan)國家高空氣(qi)象觀測站(zhan)工(gong)作人(ren)員施(shi)放氣(qi)球

　　7時(shi)34分(fen)4秒，平臺已生成(cheng)第一份(fen)數據產品，最終(zhong)將供全(quan)國(guo)天氣預測平臺使(shi)用。

　　“高空大氣探測工作就相當于給大氣做了一次CT。”馬佩強說，所有站點在統一時刻釋放，同步對(dui)大氣做監測(ce)、掃(sao)描。

　　河(he)源這次進行的(de)是單(dan)球(qiu)(qiu)觀測(ce)模(mo)式(shi)，如(ru)果遇到(dao)臺(tai)風、暴雨等特(te)殊天氣需要(yao)加密觀測(ce)時，北斗探空系統的(de)平漂(piao)探空能力就有“用(yong)武之地”，實現一次放球(qiu)(qiu)就能獲取上(shang)升(sheng)、平漂(piao)、下降(jiang)三個階(jie)段的(de)數(shu)據。“這項(xiang)功能，打破了上(shang)百年的(de)高空觀測(ce)模(mo)式(shi)。”馬佩強說。

　　與上一代探空儀器——雷達探空儀相比，北斗探空系統在數據傳輸、監測精度上有很大提升。

　　在精(jing)度方面，北(bei)斗探(tan)(tan)(tan)空(kong)(kong)系(xi)(xi)統(tong)衛星定位(wei)比(bi)雷(lei)達更加(jia)精(jing)確(que)，風(feng)向、風(feng)速(su)的(de)監測精(jing)度比(bi)以前(qian)更高。“雷(lei)達探(tan)(tan)(tan)空(kong)(kong)儀只能(neng)從一個面上向前(qian)探(tan)(tan)(tan)測，沒(mei)法鉆到大(da)氣內部(bu)做(zuo)探(tan)(tan)(tan)測，而探(tan)(tan)(tan)空(kong)(kong)氣球(qiu)則是深入大(da)氣內部(bu)，這是最(zui)直接的(de)探(tan)(tan)(tan)測手段(duan)。”馬佩強介紹，尤其是北(bei)斗探(tan)(tan)(tan)空(kong)(kong)系(xi)(xi)統(tong)啟(qi)用(yong)以后，北(bei)斗探(tan)(tan)(tan)空(kong)(kong)系(xi)(xi)統(tong)平漂探(tan)(tan)(tan)測方式在全(quan)球(qiu)是獨一無二(er)的(de)，其他(ta)國(guo)家還(huan)沒(mei)有做(zuo)這類大(da)規模的(de)應用(yong)。

河源國(guo)家(jia)高空氣象(xiang)觀測站工作(zuo)人(ren)員(yuan)查(cha)看氣球傳回(hui)來(lai)的數據。

　　而今，北斗探空系統已成為河源防災減災的利器。

　　河(he)源(yuan)位于(yu)廣東(dong)省(sheng)東(dong)北部、東(dong)江中上(shang)游，屬于(yu)亞熱帶(dai)季風氣(qi)候(hou)，降(jiang)水(shui)(shui)充沛(pei)，降(jiang)水(shui)(shui)集中在(zai)汛期，且存(cun)在(zai)時空(kong)分(fen)布不(bu)均、洪(hong)澇干旱常發等特(te)征。2005年(nian)6月18日，河(he)源(yuan)遭(zao)遇百年(nian)一遇特(te)大(da)(da)暴雨。據(ju)氣(qi)象部門統計，強降(jiang)水(shui)(shui)過程(cheng)各(ge)地最大(da)(da)降(jiang)水(shui)(shui)量(liang)達989毫米，日最大(da)(da)降(jiang)水(shui)(shui)量(liang)達286.3毫米，是(shi)河(he)源(yuan)市有氣(qi)象記錄以來的歷史第二(er)個日最大(da)(da)降(jiang)水(shui)(shui)量(liang)。

　　北斗探空站啟用后，當地氣象部門基于高分辨率北斗探空數據，研制出用于天氣預報、數值預報的高質量數據集，最終提高天氣預報的準確率，為河源防災減災、實現高質量發展做好氣象服務。

　　【文(wen)字】南方+記者 張子俊 黃敏立

　　【視頻/剪輯】張浩森

　　【圖片】南方+記者 石磊 張浩森

　　【通訊(xun)員】王天巍 陳盈 曾慧明 劉子文

　　【策劃/統籌】張志(zhi)超