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              瞄準空基觀測技術前沿 打造國家應急機動觀測新平臺

              發布時間:2022年06月22日 來源:中國氣象報社

              前不久,中國氣象局氣象探測中心(以下簡稱“氣象探測中心”)聯合國內大型浮空平臺生產企業,共同開展了無動力浮空平臺全球觀測試驗。該項試驗歷時28天,完成了繞地球飛行一圈的任務,共獲取5000余條經緯度、海拔、溫度等數據信息。

              中國氣象局氣象探測中心工程師 劉振宇表示,目前,試驗數據已提交中國氣象局并共享到地球系統數值預報中心進行同化應用。

              為什么開展平流層觀測試驗?

              平流層是指從對流層頂到約50千米高度的大氣層(不同緯度平流層高度不同),該區域塵埃少、大氣透明度高、水汽含量少,離地面較遠沒有復雜的下墊面效應影響。因此,平流層相關科研及成果應用到通信、天氣預報、環境監測等領域具有顯著優勢,成為各國激烈爭奪的制高點。

              隨著平流層飛行器的迅猛發展,飛行器駐留、路線的規劃與飛行過程中姿態、位置和區域環境息息相關,因此,各國對平流層大氣環境探測和預報的需求也不斷增加。

              然而,目前對平流層大氣的探測手段稀缺,衛星和探空等手段存在時間和空間分辨率不足,難以滿足預報和服務的需求。

              因此,瞄準世界前沿的空基機動觀測技術,根據中國氣象局“全球觀測”的發展戰略部署,氣象探測中心垂直觀測技術創新團隊聯合國內浮空平臺企業和生產廠家,組成綜合觀測試驗團隊開展相關試驗。

              大型浮空平臺探測效果如何?

              大型浮空平臺分為有動力和無動力,其內部充氣量和攜帶載荷決定其飛行高度、時長和探測范圍,可完成約20千米高度3個月以上的駐留飛行。

              2021年,氣象探測中心已經利用有動力浮空平臺開展觀測試驗,初步建立了試驗流程、觀測方法等,為此次試驗奠定了基礎。

              劉振宇介紹,此次試驗的浮空平臺屬無動力平臺,搭載了測溫、衛星定位等設備,起飛后順著風向在北緯18°—9°的平流層漂流。在漂流過程中,無動力浮空平臺每小時可獲取10余組數據,包括經緯度、海拔信息以及溫度等。

              此次試驗驗證了基于大型浮空平臺長航時觀測技術工程化的可行性,檢驗了基于大型浮空平臺的載荷關鍵技術、試驗流程、觀測方法和通信鏈路穩定性,為空基觀測業務機制、全球觀測體系建立和國家應急機動觀測體系建立提供了良好的基礎。

              大型浮空平臺應用前景如何?

              由于大型浮空平臺具有長時間連續觀測、觀測區域可控等特點,在海上臺風觀測、陸地強對流、地形復雜區域等觀測具有獨特優勢。

              以臺風觀測為例,目前的衛星和雷達尚無法對其內部結構進行直接觀測。大型浮空平臺可對其進行跟蹤,利用下投探空、掩星等設備對其形成、發展、登陸、消亡全生命周期進行探測,獲取直接觀測資料,改進傳統的數值預報模式,提高臺風路徑和強度預報的準確率,筑牢防災減災第一道防線。

              劉振宇補充,對于局地強對流、東北冷渦、西南渦以及無人區等直接觀測,大型浮空平臺可實現近距離抵現觀測,彌補現有空基、天基觀測時間和空間分辨率的不足。

              此外,對于現有觀測技術和手段難以到達的重點區域,建立以小型浮空平臺為核心平臺的全球觀測系統,同時基于氣象載荷獲取約20千米高度的氣象觀測數據,可用于全球大氣特征模型(約20千米高度)的真實性檢驗。

              不過,大型浮空平臺探測技術尚存在不足,如目前浮空平臺的動力還不能完全實現抵風飛行,無法對指定區域開展定點懸浮觀測,需要有較好的天氣助力平臺放飛等。此外,部分載荷的設計和算法還需進一步完善。

              下一步,試驗團隊將開展平臺搭載載荷的技術升級和新型空基平臺載荷的技術研發和攻關,形成具有綜合觀測能力的空基平臺,進一步提高我國空基機動觀測能力。

              (作者:簡菊芳?責任編輯:張林)

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