【摘 要】近些年來，我國大氣科學(xué)獲得了飛躍式的發(fā)展，這與高空大氣探測技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展有著很大的關(guān)系。本文從國外高空大氣探測技術(shù)的發(fā)展歷程出發(fā)，從天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星、風(fēng)廓線儀、GPS定位系統(tǒng)等幾個方面分析了我國高空探測技術(shù)的發(fā)展歷程，并且提出了應(yīng)對高速發(fā)展的高空大氣探測技術(shù)的相關(guān)對策。

【關(guān)鍵詞】大氣探測技術(shù)；發(fā)展；對策

20世紀(jì)以來，大氣科學(xué)獲得了前所未有的快速發(fā)展，而日新月異的科學(xué)技術(shù)在大氣科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，正是推動其發(fā)展的關(guān)鍵因素。雷達(dá)、衛(wèi)星、遙感探測技術(shù)、GPS技術(shù)等被廣泛應(yīng)用于高空大氣探測中，這些技術(shù)不僅在探測能力方面表現(xiàn)出眾，而且使得探測的自動化水平上升到了一個新的高度。

一、 國外高空大氣探測技術(shù)的發(fā)展歷程

國外高空探測系統(tǒng)的飛躍式發(fā)展是從GPS測風(fēng)系統(tǒng)的誕生開始的，該系統(tǒng)是通過利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）的電子高空探測儀，其主要利用的是多普勒原理，通過探測因氣球與衛(wèi)星的相對速度而產(chǎn)生的多普勒頻率來計(jì)算高空的風(fēng)數(shù)據(jù)。這種技術(shù)因未使用探測相關(guān)傳感元件，因而很大程度地節(jié)省了高空探測儀的成本，其探測的精度也可以與雷達(dá)相媲美。

現(xiàn)階段，與各種測風(fēng)系統(tǒng)相配套的探空儀基本上已發(fā)展成為電子探空儀，俄羅斯的單頻二次測風(fēng)雷達(dá)系統(tǒng)和美國的無線電經(jīng)緯儀代測距系統(tǒng)（即雙頻二次測風(fēng)雷達(dá)系統(tǒng)）是國際業(yè)務(wù)站上具有代表性的探測系統(tǒng)，芬蘭的GPS Loran-C導(dǎo)航探測系統(tǒng)是世界上使用較廣的導(dǎo)航探測系統(tǒng)。

綜觀國外高空探測技術(shù)的發(fā)展，其總體表現(xiàn)出向綜合探測、系統(tǒng)性化、自動化、高精度、多功能等方向發(fā)展。

二、我國高空探測技術(shù)的發(fā)展歷程

我國的高空探測技術(shù)正在邁向綜合探測的發(fā)展方向，高空探測的能力、探測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、大氣預(yù)測能力等都在不斷提高。

（一）天氣雷達(dá)。天氣雷達(dá)早在20世紀(jì)70年代就被我國廣泛使用于天氣的觀測，長期以來在氣象服務(wù)中起著非常重要的作用。我國的天氣雷達(dá)從最初的引進(jìn)、研制、學(xué)習(xí)改進(jìn)再到自主研發(fā)的過程，經(jīng)歷了從早期703、711型電子管的天氣雷達(dá)到半導(dǎo)體化天氣雷達(dá)，再到第一代714CD型脈間相參多普勒天氣雷達(dá)，最后發(fā)展成為現(xiàn)在大量使用集成電路、固態(tài)電路、可編程信號處理的具有全相參多普勒功能的現(xiàn)代化的新一代天氣雷達(dá)的發(fā)展過程。目前已經(jīng)建成的多普勒天氣雷達(dá)對災(zāi)害性天氣的預(yù)報準(zhǔn)確性和時效性比起以前均有大幅提升，為我國防災(zāi)減災(zāi)、人工干預(yù)天氣以及有效利用云水資源發(fā)揮著重要的作用。

（二）氣象衛(wèi)星。二十世紀(jì)初期，我國的高空探測主要是借助能見度儀器、濕度儀器、風(fēng)速表等探測儀器進(jìn)行的，當(dāng)時我國才剛剛建立了地面觀測網(wǎng)，探測儀器基本上都是基于傳統(tǒng)物理原理的設(shè)備，探測能力、探測精度都相當(dāng)有限。隨著我國高空探測技術(shù)和無線電技術(shù)的不斷發(fā)展，進(jìn)入二十世紀(jì)中期，我國的大氣探測技術(shù)進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段，在對大氣結(jié)構(gòu)的認(rèn)識上有了進(jìn)一步的提高。1990年9月3日，由我國自行研制的第一代準(zhǔn)極地太陽同步軌道氣象衛(wèi)星升空，該衛(wèi)星也是中國第一顆傳輸型極軌遙感衛(wèi)星，代表著中國高空探測技術(shù)步入了遙感時代，隨后，我國于1997年和2000年由接連發(fā)射了兩顆靜止軌道風(fēng)云2號氣象衛(wèi)星，并由此組成了中國氣象衛(wèi)星業(yè)務(wù)監(jiān)測系統(tǒng)，成為繼美、俄之后世界上同時擁有兩種軌道氣象衛(wèi)星的國家。2008年5月27日，我國新一代極軌氣象衛(wèi)星風(fēng)云三號A星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。

（三）風(fēng)廓線儀。風(fēng)廓線儀是探測晴空大氣中風(fēng)垂高度化的一種雷達(dá)設(shè)備，是1960年第一顆氣象衛(wèi)星發(fā)射之后出現(xiàn)的新興氣象探測儀器，是各國應(yīng)用于氣象業(yè)務(wù)探測的新手段，其工作原理是基于多普勒原理采用微波遙感技術(shù)反演出大氣風(fēng)場垂直結(jié)構(gòu)和輻散、輻合等信息對大氣進(jìn)行探測。我國的風(fēng)廓線儀是20世紀(jì)90年代初研制成功的，但是相較美國、日本等發(fā)達(dá)國家 ，我國的風(fēng)廓線儀的總體水平還是比較落后的。2001年9月我國啟動了對流層風(fēng)廓線儀的建設(shè)工作，將爭取在2020年實(shí)現(xiàn)風(fēng)廓線儀在常規(guī)探空站間氣象變化敏感區(qū)域的布點(diǎn)工作。

（四）GPS定位系統(tǒng)。GPS定位系統(tǒng)即全球定位系統(tǒng)，其起始于1958年美國軍方的一個項(xiàng)目，1964年投入使用，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，GPS定位系統(tǒng)對大氣對流層底層濕度、大氣溫度、風(fēng)、閃電、火山效應(yīng)等的探測和預(yù)報，為高空大氣探測提供了更為高效、精準(zhǔn)的方法，其在高空探測中發(fā)揮著越來越重要的作用。GPS作為我國21世紀(jì)高空探測的主要發(fā)展目標(biāo)之一，已經(jīng)被列入我國“八五”國家科技發(fā)展計(jì)劃，GPS技術(shù)必將在我國未來的高空大氣探測中扮演重要角色。

三、我國高空探測技術(shù)的發(fā)展對策

面對高空大氣探測技術(shù)的飛躍發(fā)展，一方面，要視科學(xué)技術(shù)為第一生產(chǎn)力，加大對高空大氣探測技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的投入力度。高空大氣探測是氣象科學(xué)的重要組成部分，是氣象服務(wù)的重要基礎(chǔ)，是提高天氣預(yù)報、災(zāi)害預(yù)警的準(zhǔn)確性和實(shí)效性的前提。高空探測技術(shù)的是對現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的綜合利用，任何一門技術(shù)的落后都可能導(dǎo)致我國高空探測技術(shù)的整體水平落后。因此必須加強(qiáng)對高空大氣探測技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的整體投入和推進(jìn)，要從整體出發(fā)，制定相關(guān)的發(fā)展策略，培養(yǎng)在傳感技術(shù)、遙感技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)、GPS技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的專業(yè)人才，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新型和綜合應(yīng)用型人才隊(duì)伍的建設(shè)。另一方面，從事高空大氣探測作業(yè)的工作人員，要加強(qiáng)學(xué)習(xí)現(xiàn)代先進(jìn)的科學(xué)文化知識，特別是要加強(qiáng)對計(jì)算機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)和掌握，重點(diǎn)掌握現(xiàn)代化高空大氣探測設(shè)備操作要點(diǎn)，理解探測相關(guān)設(shè)備的工作原理，提高整體科學(xué)技術(shù)水平，以滿足我國不斷快速發(fā)展的高空探測工作的需要。

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