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(kong)探測是(shi)氣廣氣象什(shen)(shen)么(me)？它(ta)和我們又究竟有什(shen)(shen)么(me)關系(xi)？

氣(qi)球從河源國家高空(kong)氣(qi)象觀測站升空(kong)。

　　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(qi)(qi)預(yu)報的(de)形成需要數據支撐，尤其(qi)是高空(kong)大氣(qi)(qi)的(de)溫(wen)度、氣(qi)(qi)壓、濕度、風(feng)向(xiang)、風(feng)速等(deng)基(ji)礎資(zi)料。為獲(huo)取(qu)這(zhe)些數據，高空(kong)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。我國則是百姓彩票紅在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。

氣球從清遠氣象觀測站升空。

　　“現在做(zuo)氣(qi)象(xiang)(xiang)(xiang)高(gao)空(kong)(kong)(kong)探(tan)測(ce)，一方面是為氣(qi)象(xiang)(xiang)(xiang)預報員提供地面到高(gao)空(kong)(kong)(kong)的(de)垂直氣(qi)象(xiang)(xiang)(xiang)觀測(ce)數(shu)(shu)據，另一方面也為全球(qiu)氣(qi)象(xiang)(xiang)(xiang)研究提供數(shu)(shu)據交(jiao)(jiao)換。”省氣(qi)象(xiang)(xiang)(xiang)局氣(qi)象(xiang)(xiang)(xiang)數(shu)(shu)據中心工程(cheng)師(shi)徐(xu)黃飛介紹，世界氣(qi)象(xiang)(xiang)(xiang)組織要(yao)求全球(qiu)必須在相同(tong)時(shi)間（國(guo)際標準時(shi)每(mei)天0時(shi)和12時(shi)前(qian)一小時(shi)內）施放氣(qi)球(qiu)，對應到我國(guo)，便規定全國(guo)探(tan)空(kong)(kong)(kong)站(zhan)在每(mei)天7時(shi)15分和19時(shi)15分施放。“全球(qiu)都同(tong)一時(shi)段觀測(ce)，數(shu)(shu)據才有可比性，也方便探(tan)空(kong)(kong)(kong)資料的(de)全球(qiu)交(jiao)(jiao)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”

　　“探空儀經過檢查沒(mei)問題，設備狀態也反(fan)饋到北斗探空系(xi)統了，可以釋放。”清晨，在清遠氣象觀測(ce)站(zhan)，高級工程師董福鎮用(yong)繩子將探空儀與氫氣球(qiu)連在一(yi)起。當時間來到7點15分，他(ta)放開手(shou)，氣球(qiu)迎著陽光直沖(chong)而上。

釋放氣(qi)球前檢(jian)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(jin)20年均采用(yong)L波段探(tan)空(kong)系統進(jin)行觀測(ce)，通過地面的雷達對氣球(qiu)跟蹤(zong)定位，最后接(jie)收探(tan)空(kong)數據。

　　但這(zhe)種探空(kong)方(fang)式有個(ge)很大(da)(da)的局限：只能(neng)點對點接收(shou)(shou)，即一(yi)臺雷達只能(neng)接收(shou)(shou)一(yi)個(ge)探空(kong)儀的數據。因此，一(yi)旦遇上大(da)(da)風(feng)等惡劣天氣，容(rong)易出現丟球情況(kuang)，導(dao)致探空(kong)失敗(bai)。

　　而(er)且隨著天(tian)(tian)氣預(yu)報業務發(fa)展，每天(tian)(tian)2次獲取的探空資(zi)料，其時空分辨率已難(nan)以滿足精細化(hua)預(yu)報和服務的要(yao)求，需要(yao)加密探測。另外，高空探測的探空氣球不回收，一次釋放(fang)成(cheng)本也較(jiao)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。

　　這一系統由探空站(zhan)(zhan)、接(jie)收(shou)站(zhan)(zhan)、臺站(zhan)(zhan)服務(wu)器(qi)(qi)、省級服務(wu)器(qi)(qi)和國家(jia)級服務(wu)器(qi)(qi)組成，探空儀觀測(ce)數據發回地面，地面接(jie)收(shou)站(zhan)(zhan)收(shou)到(dao)數據后，通過臺站(zhan)(zhan)服務(wu)器(qi)(qi)將數據進行互聯網加密后發到(dao)國家(jia)級服務(wu)器(qi)(qi)，國家(jia)級服務(wu)器(qi)(qi)再將數據處(chu)理(li)后傳輸給(gei)省級服務(wu)器(qi)(qi)。

　　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(mian)接收站能接收探(tan)空(kong)儀數(shu)據。

　　“目前，廣東建(jian)了13個地面接(jie)收點，每個的接(jie)收范圍約150-200公里，基本覆蓋(gai)全省，今年(nian)還將(jiang)再(zai)建(jian)7個接(jie)收點。”徐黃飛(fei)介紹。

　　我國也正(zheng)逐步成(cheng)為(wei)氣球高(gao)空(kong)氣象觀測(ce)業(ye)務大國，全(quan)國已(yi)有120個高(gao)空(kong)站，占(zhan)全(quan)球總(zong)量6%，其中(zhong)全(quan)球資料(liao)交換站89個，提交了占(zhan)比全(quan)球共享資料(liao)的(de)10%左右(you)。

　　同時，芯片保證了氣象數據的準確性。

　　在(zai)探(tan)空儀(yi)中，安裝了(le)我國(guo)首(shou)顆探(tan)空專用SoC北斗芯(xin)(xin)片，中國(guo)氣象局(ju)將(jiang)其命名為“春分(fen)1號”。這(zhe)一(yi)芯(xin)(xin)片包含(han)118類(lei)標準函數的(de)開發包，實(shi)現數據處理(li)的(de)集(ji)成化和(he)標準化，水平、垂直定位(wei)的(de)精(jing)度達到(dao)0.8米、1.3米，與(yu)國(guo)際(ji)主流探(tan)空芯(xin)(xin)片（UBLOX_G7020）的(de)0.7米、1.5米相比，幾(ji)乎沒有差距。

　　“廣東北(bei)斗(dou)探空(kong)(kong)試驗(yan)數(shu)據表明，北(bei)斗(dou)探空(kong)(kong)系(xi)統數(shu)據穩定可靠(kao)，數(shu)據質(zhi)量達到世界氣象組(zu)織(zhi)（WMO）探空(kong)(kong)數(shu)據最高目(mu)標要求，其中測風誤差由(you)L波段探空(kong)(kong)系(xi)統的3米/秒提升(sheng)到0.3米/秒。”徐(xu)黃飛(fei)表示。

氣球從清遠(yuan)氣象觀測站升(sheng)空(kong)。

　　平漂觀測模式降低成本

　　“外部氣(qi)球(qiu)順利爆(bao)炸，內部氣(qi)球(qiu)膨脹，開始進入平(ping)(ping)漂(piao)探測階(jie)段。”董福鎮(zhen)盯著監(jian)控屏，到(dao)達高空3萬米左右后(hou)，氣(qi)球(qiu)已穿過對流(liu)(liu)層(ceng)(ceng)到(dao)達平(ping)(ping)流(liu)(liu)層(ceng)(ceng)，“這一段氣(qi)流(liu)(liu)平(ping)(ping)穩，氣(qi)球(qiu)將平(ping)(ping)漂(piao)5.5小時左右，最后(hou)再下落。”

　　傳統的(de)(de)單球(qiu)(qiu)模式下(xia)，氣球(qiu)(qiu)帶著(zhu)探空儀以5-6m/s的(de)(de)速(su)(su)度上升，當氣球(qiu)(qiu)爆(bao)炸后(hou)，觀(guan)測任務便結束(shu)。這一過程(cheng)中，只有(you)上升段數(shu)據會被保存，下(xia)降(jiang)段則因速(su)(su)度太(tai)快導致觀(guan)測數(shu)據不連續，沒有(you)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。

　　平漂模式使用的(de)(de)是“雙(shuang)(shuang)模氣(qi)(qi)球(qiu)”，即雙(shuang)(shuang)層(ceng)氣(qi)(qi)球(qiu)，并攜帶(dai)探(tan)空儀(yi)(yi)、熔斷器、降落傘進行高空氣(qi)(qi)象觀(guan)(guan)(guan)測。雙(shuang)(shuang)模氣(qi)(qi)球(qiu)上升到平流(liu)層(ceng)后(hou)，外面(mian)的(de)(de)氣(qi)(qi)球(qiu)會(hui)炸開，內部的(de)(de)球(qiu)保留下來，隨后(hou)繼續(xu)攜帶(dai)探(tan)空儀(yi)(yi)等設備在(zai)平流(liu)層(ceng)觀(guan)(guan)(guan)測。此后(hou)到達指定時間(jian)后(hou)，熔斷器會(hui)將(jiang)繩子切斷，隨后(hou)由降落傘帶(dai)著探(tan)空儀(yi)(yi)開始下降段垂(chui)直(zhi)觀(guan)(guan)(guan)測。

　　“這(zhe)個(ge)過(guo)程中，會在(zai)1.5小(xiao)時(shi)左右(you)從對流(liu)層(ceng)進入平流(liu)層(ceng)，隨后(hou)在(zai)平流(liu)層(ceng)平漂5.5小(xiao)時(shi)，最(zui)后(hou)在(zai)1.2小(xiao)時(shi)左右(you)下降。”徐黃(huang)飛介紹，以(yi)這(zhe)一(yi)模式，上升、平漂、下降過(guo)程中的觀測數據都(dou)會保留，“也就是飛一(yi)次得到3段(duan)數據，相比傳統單球模式更省錢。”

北斗探空系統中的平漂路線。

　　但要讓這個過程順利進行，需攻克很多難題。

　　氣(qi)(qi)(qi)(qi)球在上(shang)升的過程中，便面臨著天氣(qi)(qi)(qi)(qi)狀況、氣(qi)(qi)(qi)(qi)溫(wen)、氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓等諸多考驗。“當遇到下(xia)雨天時，充氣(qi)(qi)(qi)(qi)就要比平(ping)(ping)時更足一(yi)些(xie)，才能達到上(shang)升速(su)度；而且，氣(qi)(qi)(qi)(qi)球也(ye)要專門定制，必(bi)須防(fang)凍(dong)，因為在3萬米高(gao)(gao)空，氣(qi)(qi)(qi)(qi)溫(wen)低(di)于(yu)-70℃。”徐(xu)黃飛(fei)說(shuo)，并且由于(yu)探(tan)空儀需要在平(ping)(ping)流層(ceng)繼(ji)續平(ping)(ping)漂，因此還用泡沫盒進行外層(ceng)包裹，盡量給(gei)探(tan)測儀器(qi)保(bao)溫(wen)。再比如(ru)，還要解(jie)決如(ru)何(he)在理想高(gao)(gao)度實現熔(rong)斷、如(ru)何(he)應(ying)對飛(fei)鳥影響、如(ru)何(he)保(bao)證內部(bu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)球不破(po)等難題。

　　因此(ci)，從(cong)2022年(nian)到2023年(nian)底(di)的這(zhe)(zhe)段時(shi)間(jian)，廣東4個(ge)探(tan)空(kong)站(zhan)便持續進(jin)行著這(zhe)(zhe)一系列的試驗，讓氣(qi)(qi)球、探(tan)空(kong)儀(yi)適應廣東的氣(qi)(qi)候條件。同時(shi)，測試北斗探(tan)空(kong)系統的整體業務運(yun)行能(neng)力，包(bao)括(kuo)探(tan)空(kong)儀(yi)性(xing)(xing)能(neng)、接收機(ji)性(xing)(xing)能(neng)、基測箱性(xing)(xing)能(neng)、集成控制器性(xing)(xing)能(neng)、配(pei)套(tao)的臺站(zhan)軟件等(deng)，最終才得以實現(xian)業務切換。

　　“北斗探空系統是一次重大的高空觀測改革。”徐(xu)黃飛說，系統的(de)數據準(zhun)(zhun)確性相比L波段(duan)探空系統有(you)了較(jiao)大(da)提高(gao)，尤其(qi)是在風(feng)向(xiang)和風(feng)速觀測的(de)準(zhun)(zhun)確性上。

工(gong)作人員綁扎沖好氫氣(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。譬如在去年(nian)7月27日(ri)早上8點，省氣(qi)象(xiang)局針對臺(tai)(tai)風(feng)“杜蘇芮(rui)”開展天氣(qi)會(hui)(hui)商，而北(bei)斗探(tan)(tan)空(kong)系統在臺(tai)(tai)風(feng)登陸(lu)前(qian)24小時，就為(wei)會(hui)(hui)商提供了精(jing)準(zhun)的數據支撐(cheng)。未來，廣東還計劃在海上石(shi)油平臺(tai)(tai)、海島等區域布設(she)中(zhong)繼接收站，拓寬探(tan)(tan)測范(fan)圍，彌補(bu)海上高空(kong)探(tan)(tan)測的空(kong)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(qi)象探空(kong)技術(shu)已經躋身世(shi)界先進(jin)水平，未來北斗探空(kong)系統還(huan)將進(jin)一步優化(hua)完善。”廣(guang)東(dong)省氣(qi)象局(ju)監(jian)測網(wang)絡處副處長趙曉利說。

　　■鏈接

　　北斗探空系統成防災減災利器

　　早上6時30分，天氣微(wei)冷。河源國(guo)家(jia)高空氣象觀測站工程師馬佩強已開始檢測北斗探空系統的探空儀，另(ling)有一名(ming)工作(zuo)人員正充灌(guan)氫氣球。

　　待到7時(shi)(shi)15分，帶著探空儀的(de)氣(qi)(qi)球準時(shi)(shi)施放。氣(qi)(qi)球上(shang)升過程中，儀器(qi)實(shi)時(shi)(shi)獲取氣(qi)(qi)球位置的(de)溫度(du)、氣(qi)(qi)壓、濕度(du)、風向、風速(su)等氣(qi)(qi)象要素(su)，實(shi)時(shi)(shi)傳(chuan)向地面接(jie)收設備，并同步(bu)上(shang)傳(chuan)至國家級云端中心平臺。

河源(yuan)國(guo)家高空(kong)氣(qi)象觀測站工作(zuo)人員(yuan)施放氣(qi)球

　　7時34分(fen)4秒，平(ping)臺已生(sheng)成第一份數(shu)據產品，最終將(jiang)供(gong)全國天氣預測平(ping)臺使用(yong)。

　　“高空大氣探測工作就相當于給大氣做了一次CT。”馬佩(pei)強(qiang)說，所有(you)站點在統一時刻釋放，同步(bu)對大氣(qi)做監測、掃描。

　　河(he)源這次進行的(de)是單球觀(guan)測(ce)模式(shi)，如果(guo)遇到臺風(feng)、暴(bao)雨等特殊天氣需要加密觀(guan)測(ce)時，北斗探(tan)空系統的(de)平漂探(tan)空能力就(jiu)有“用(yong)武之地”，實現(xian)一次放球就(jiu)能獲取(qu)上升、平漂、下降三個階段(duan)的(de)數(shu)據。“這項功(gong)能，打破了上百年(nian)的(de)高空觀(guan)測(ce)模式(shi)。”馬佩(pei)強說(shuo)。

　　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(zai)(zai)精度方(fang)面(mian)，北斗探空系(xi)統(tong)衛星定位比雷達更(geng)加精確，風向、風速的監測(ce)(ce)精度比以前(qian)更(geng)高(gao)。“雷達探空儀只能從一(yi)個面(mian)上向前(qian)探測(ce)(ce)，沒法鉆(zhan)到大(da)(da)氣內(nei)部(bu)做探測(ce)(ce)，而探空氣球則(ze)是深入大(da)(da)氣內(nei)部(bu)，這(zhe)是最直接的探測(ce)(ce)手(shou)段。”馬佩強介紹，尤其是北斗探空系(xi)統(tong)啟用以后，北斗探空系(xi)統(tong)平(ping)漂探測(ce)(ce)方(fang)式在(zai)(zai)全(quan)球是獨一(yi)無二的，其他國家(jia)還沒有做這(zhe)類大(da)(da)規(gui)模的應(ying)用。

河源國家高空氣(qi)象(xiang)觀測站工(gong)作人員查看氣(qi)球傳(chuan)回來的數據(ju)。

　　而今，北斗探空系統已成為河源防災減災的利器。

　　河源位于廣東省(sheng)東北部、東江中(zhong)上游，屬于亞(ya)熱帶(dai)季風氣候(hou)，降(jiang)水(shui)(shui)(shui)充沛，降(jiang)水(shui)(shui)(shui)集(ji)中(zhong)在(zai)汛期，且存在(zai)時空(kong)分布不均(jun)、洪澇干旱(han)常發等特(te)征(zheng)。2005年6月18日，河源遭遇(yu)百(bai)年一遇(yu)特(te)大暴(bao)雨。據氣象部門統計，強降(jiang)水(shui)(shui)(shui)過程各(ge)地最(zui)(zui)大降(jiang)水(shui)(shui)(shui)量(liang)達989毫(hao)米，日最(zui)(zui)大降(jiang)水(shui)(shui)(shui)量(liang)達286.3毫(hao)米，是(shi)河源市有(you)氣象記(ji)錄以來的歷史第二個日最(zui)(zui)大降(jiang)水(shui)(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。

　　【文字】南方+記者 張子(zi)俊 黃敏立

　　【視頻/剪輯(ji)】張(zhang)浩森

　　【圖片】南(nan)方+記者 石磊(lei) 張浩森

　　【通訊員】王(wang)天巍 陳盈 曾(ceng)慧明 劉(liu)子文

　　【策(ce)劃(hua)/統籌】張志超(chao)