馬舒慶 三教108 觀天測云,把脈天公

1、觀天測云，把脈天公中國氣象局氣象探測中心馬舒慶2015年10月22日內(nèi) 容 氣象觀測 科學(xué)技術(shù)成果推動觀測技術(shù)發(fā)展 中國氣象局氣象觀測系統(tǒng) 高空觀測探索發(fā)展歷程 觀測技術(shù)發(fā)展模式 主要氣象觀測技術(shù)的發(fā)展趨勢 天氣預(yù)報是根據(jù)氣象觀測資料和氣象理論方法（天氣學(xué)、動力氣象學(xué)、統(tǒng)計學(xué)），對某區(qū)域或某地點未來一定時段的天氣狀況作出定性或定量的預(yù)測。氣象觀測包含兩類：氣象要素觀測（溫、濕、風(fēng)）天氣現(xiàn)象觀測（云、降水） 地面觀測經(jīng)歷千年的發(fā)展歷史。氣象觀測發(fā)展從風(fēng)箏探空到現(xiàn)代氣球探空有百年的歷史綜合氣象觀測系統(tǒng)發(fā)展 氣象衛(wèi)星也經(jīng)歷了40-50年的發(fā)展。1961，TIROS衛(wèi)星1988，風(fēng)云1號衛(wèi)星綜合氣象觀

2、測系統(tǒng)發(fā)展 經(jīng)歷了漫長的技術(shù)和近代快速發(fā)展，已形成包含天基、空基、地基的綜合氣象觀測系統(tǒng)。一體化、集約化發(fā)展的時代已經(jīng)到來。綜合氣象觀測系統(tǒng)發(fā)展科學(xué)技術(shù)成就推動觀測技術(shù)發(fā)展 傳感器技術(shù)-自動氣象站 無線電技術(shù)-無線電高空觀測系統(tǒng) 雷達技術(shù)-風(fēng)廓線雷達 微波輻射測量技術(shù)-微波輻射計 雷達技術(shù)-天氣雷達 激光技術(shù)-氣象激光雷達 衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)-GPS（北斗）高空探測系統(tǒng)、GPS水汽探測 衛(wèi)星技術(shù)-氣象探測衛(wèi)星 航空技術(shù)-氣象探測飛機 傳感器技術(shù)成熟形成了地面自動化觀測站傳感器技術(shù)-地面自動氣象站室內(nèi)觀測場天氣現(xiàn)象天氣現(xiàn)象-1串口雨滴譜儀雨滴譜儀天氣現(xiàn)象天氣現(xiàn)象-2大氣電場儀大氣電場儀閃電計數(shù)器閃電計

3、數(shù)器能見度儀能見度儀云高儀云高儀1云高儀云高儀2串口串口串口串口串口串口串口凍土凍土凍雨凍雨雪深雪深串口串口串口多多以以太太網(wǎng)網(wǎng)口口光光纖纖收收發(fā)發(fā)器器光信號光光纖纖收收發(fā)發(fā)器器視頻信號（以太網(wǎng)傳輸）串口溫、濕、溫、濕、風(fēng)、壓、風(fēng)、壓、雨、地雨、地溫、蒸溫、蒸發(fā)、輻發(fā)、輻射等常射等常規(guī)氣象規(guī)氣象要素要素以太網(wǎng)傳輸以太網(wǎng)傳輸自動觀測 秒、分鐘一次 空間布局密度加大自動觀測與人工觀測比較人工觀測 一天3-12次 1、自18世紀中葉以來，先后用風(fēng)箏、載人氣球攜帶儀器進行直接探測高空氣象要素的試驗2、20世紀2030年代末，在無線電技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，先后研制成了無線電探空儀、無線電經(jīng)緯儀和測風(fēng)雷達，為

4、建立全球高空觀測站網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。無線電技術(shù)-無線電高空觀測系統(tǒng) 從地面延伸到空中1927年無線電探空儀的發(fā)明翻開了對大氣廓線（溫度、氣壓、濕度、風(fēng)速和風(fēng)向）探測的新篇章;這種探測技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)筑了國家、洲際和全球無線電探空網(wǎng);由此氣象學(xué)家(羅斯貝(C.-G.Rossby，)發(fā)現(xiàn)了大氣垂直分層結(jié)構(gòu)、冷暖氣團、急流、大氣環(huán)流等;建立了鋒面學(xué)說等重要的氣象學(xué)理論（葉篤正，1977）。無線電探空儀探測大氣廓線是大氣科學(xué)發(fā)展史上的里程碑。雷達技術(shù)-風(fēng)廓線雷達 風(fēng)廓線雷達是利用大氣湍流對電磁波的散射作用對大氣風(fēng)場等物理量進行探測的遙感設(shè)備。 不需要施放氣球和探空儀 雷達信號處理技術(shù)的發(fā)展，形成弱信號提取能

5、力系統(tǒng)方框圖微波輻射測量技術(shù)-微波輻射計c0sec0sec)()0 ,(TdzezTldzBT地基微波輻射計在典型的微波V波段大氣氧氣窗口（51GHz-59GHz）和微波K波段大氣水汽窗口（22GHz-31GHz）內(nèi)選擇合適的頻率（在寒冷干旱的低水汽密度條件下也可選用微波183GHz的水汽窗口反演水汽），通過對大氣微波輻射的遙感測量，反演獲得對流層大氣溫度、濕度廓線、大氣柱積分水汽量、大氣柱積分云水含水量等信息。微波輻射計原理c0sec0sec)()0 ,(TdzezTldzBT大氣傳輸方程：圖 大氣溫、濕度廓線的微波遙感（趙柏林，1987） 廓 線溫度廓線濕度廓線022404 0608 10

6、 12 14 16 18 20 22022404 0608 10 12 14 16 18 20 22水汽密度廓線液態(tài)水總量對流有效位能 風(fēng)廓線雷達、微波輻射計將大氣廓線探測從每天2-4次-加密到每天200-300次 對應(yīng)每一次探測費用大大降低天氣雷達-系統(tǒng)結(jié)構(gòu)天氣雷達探測原理 60年代末，全國建成122個探空站，1600多 個氣象站；首部國產(chǎn)氣象專用雷達（711型） 問世，并開始批量生產(chǎn)。改革開放后，成功發(fā)射風(fēng)云一號極軌氣象衛(wèi)星； 天氣雷達升級為多普勒雷達，地面觀測人工觀 測逐步向自動化觀測發(fā)展，機電探空儀變成電 子探空儀。解放前，101個地面觀測站，2個高空站。2011年年新中國成立新中國成

7、立中國氣象觀測系統(tǒng)發(fā)展30新一代衛(wèi)星儀器三維大氣反演能力大大提升。新一代衛(wèi)星儀器三維大氣反演能力大大提升。ATMS（最新）（最新）中國氣象衛(wèi)星已成為中國氣象衛(wèi)星已成為WMO全球觀測網(wǎng)組成部分全球觀測網(wǎng)組成部分中國同時擁有極中國同時擁有極軌和靜止氣象衛(wèi)軌和靜止氣象衛(wèi)星星是全球地球綜合是全球地球綜合觀測系統(tǒng)（觀測系統(tǒng)（GEOSSGEOSS）成員成員中國氣象衛(wèi)星數(shù)中國氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)實行開放共享據(jù)實行開放共享政策政策 至2007年底，中國氣象部門共有國家級氣象觀測站2416個，其中2134個站建成了自動氣象站。 另外各省還建成了48917個區(qū)域加密氣象觀測站，主要開展降水、溫度和風(fēng)向風(fēng)速的觀測。 廣廣州

8、州湛湛江江韶韶關(guān)關(guān)汕汕頭頭地面觀測地面觀測高空探測高空探測全國共有120個探空站，每天進行08、20時（北京時）兩次從地面到高空25000米以上高空探測。獲取高空大氣溫度、濕度、氣壓和風(fēng)向風(fēng)速資料。其中87個站參加全球資料交換。共有7個探空站為全球GCOS探空站。 新中國開始了觀測網(wǎng)發(fā)展的新時代 改革開放打下了觀測現(xiàn)代化的堅實基礎(chǔ)開放、創(chuàng)新的高空探測發(fā)展之路CMA1、南北站 我國建國初期從舊政府接收北京，南京兩我國建國初期從舊政府接收北京，南京兩個探空站個探空站。 使用從舊政府接收的美式儀器設(shè)備使用從舊政府接收的美式儀器設(shè)備。2、建設(shè)高空觀測網(wǎng) 19521952年，增建了漢口、成都、蘭州年，增

9、建了漢口、成都、蘭州3 3個探空個探空站，共有站，共有5 5個探空站，個探空站，4040個小球光學(xué)經(jīng)緯儀個小球光學(xué)經(jīng)緯儀測風(fēng)站。測風(fēng)站。 19571957年（年（“一五計劃一五計劃”末），已建探空站末），已建探空站6969個，連同海軍參加發(fā)報的個，連同海軍參加發(fā)報的4 4個探空站，全個探空站，全國探空站達到國探空站達到7373個個。全部使用芬式和蘇式全部使用芬式和蘇式探空儀，用光學(xué)經(jīng)緯儀測風(fēng)。探空儀，用光學(xué)經(jīng)緯儀測風(fēng)。3、自主研發(fā) 中央氣象局觀象臺的建立對研究探索、試中央氣象局觀象臺的建立對研究探索、試驗我國高空氣象探測體制、方法方面起到驗我國高空氣象探測體制、方法方面起到了重要作用。了重要作

10、用。 19551955年生產(chǎn)的年生產(chǎn)的049049型探空儀開始改變我國探型探空儀開始改變我國探空儀依賴芬蘭的局面，以后又研究試驗了空儀依賴芬蘭的局面，以后又研究試驗了5757型、型、5858型、型、5959型探空儀。型探空儀。 19631963年，完成了年，完成了5959型探空儀的生產(chǎn)定型。型探空儀的生產(chǎn)定型。 二次測風(fēng)雷達被國家計委正式列入二次測風(fēng)雷達被國家計委正式列入19591959年年計劃，生產(chǎn)樣機計劃，生產(chǎn)樣機，稱為稱為910910二次測風(fēng)雷達。二次測風(fēng)雷達。經(jīng)經(jīng)試驗改進試驗改進, , 19651965年，二次測風(fēng)雷達定型年，二次測風(fēng)雷達定型稱為稱為701701二次測風(fēng)雷達二次測風(fēng)雷達

11、。 “三五計劃三五計劃”期間（期間（1966-19701966-1970年）年）, ,主要主要對已有探空站更新使用對已有探空站更新使用59-70159-701系統(tǒng)，到系統(tǒng)，到19701970年，全國年，全國100100多探空站，除個別站外均多探空站，除個別站外均更新使用了更新使用了5959型探空儀，配備型探空儀，配備701701雷達近雷達近3030個站，加上前期的個站，加上前期的910910雷達和無線電經(jīng)緯儀，雷達和無線電經(jīng)緯儀，共有共有4040個站使用無線電測風(fēng)。個站使用無線電測風(fēng)。 上個世紀上個世紀8080年代末，全國氣象部門共有年代末，全國氣象部門共有118118個探空站，均使用個探空站

12、，均使用59-70159-701探空系統(tǒng)（另有探空系統(tǒng)（另有兩個雷達單測風(fēng)）。兩個雷達單測風(fēng)）。5、開放創(chuàng)新改革開發(fā)推動高空探測技術(shù)發(fā)展改革開發(fā)推動高空探測技術(shù)發(fā)展 19781978年以后，中美、中芬科技合作對我國年以后，中美、中芬科技合作對我國高空氣象探測技術(shù)的自動化和探測元件的高空氣象探測技術(shù)的自動化和探測元件的不斷更新起到了很大作用。不斷更新起到了很大作用。 5959探空儀探空儀回答器半導(dǎo)體集成化回答器半導(dǎo)體集成化 701701測風(fēng)雷達自動化改造測風(fēng)雷達自動化改造 19891989年在前蘇聯(lián)江布爾進行世界氣象組織年在前蘇聯(lián)江布爾進行世界氣象組織第三期探空國際對比第三期探空國際對比 199

13、61996年，中芬在鄭州進行了比對，對我國年，中芬在鄭州進行了比對，對我國的高空探測技術(shù)起到了促進作用。的高空探測技術(shù)起到了促進作用。 19931993年至年至19961996年先后于多次召開中國高空氣象探測年先后于多次召開中國高空氣象探測體制、高空氣象探測系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃研討會。體制、高空氣象探測系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃研討會。 19961996年年7 7月月1212日中國氣象局黨組會審定并通過了日中國氣象局黨組會審定并通過了氣象綜合探測系統(tǒng)高空氣象探測系統(tǒng)和地面觀測氣象綜合探測系統(tǒng)高空氣象探測系統(tǒng)和地面觀測系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃（系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃（1996-20201996-2020年）。年）。 該規(guī)劃指出我國高空氣象

14、探測技術(shù)和業(yè)務(wù)的狀況已遠該規(guī)劃指出我國高空氣象探測技術(shù)和業(yè)務(wù)的狀況已遠遠不能滿足氣象綜合觀測系統(tǒng)建設(shè)的迫切需求，應(yīng)發(fā)遠不能滿足氣象綜合觀測系統(tǒng)建設(shè)的迫切需求，應(yīng)發(fā)展我國新一代高空氣象探測系統(tǒng)，迎頭趕上世界先進展我國新一代高空氣象探測系統(tǒng)，迎頭趕上世界先進水平。規(guī)劃同時指出水平。規(guī)劃同時指出GPSGPS探測系統(tǒng)將是未來我國常規(guī)高探測系統(tǒng)將是未來我國常規(guī)高空氣象探測的主導(dǎo)技術(shù)體制，在空氣象探測的主導(dǎo)技術(shù)體制，在GPSGPS高空氣象探測系統(tǒng)高空氣象探測系統(tǒng)建成之前，建成之前， L L波段測風(fēng)雷達波段測風(fēng)雷達電子探空儀系統(tǒng)是過渡電子探空儀系統(tǒng)是過渡時期里我國常規(guī)高空氣象探測的主導(dǎo)體制。時期里我國常規(guī)高

15、空氣象探測的主導(dǎo)體制。6、走向世界19961996年年1212月中國氣象局業(yè)務(wù)發(fā)展與天氣司組織擬訂了月中國氣象局業(yè)務(wù)發(fā)展與天氣司組織擬訂了L L波段波段測風(fēng)雷達測風(fēng)雷達電子探空儀系統(tǒng)功能規(guī)格需求書。電子探空儀系統(tǒng)功能規(guī)格需求書。19971997年中國氣象局對各生產(chǎn)廠家提供的年中國氣象局對各生產(chǎn)廠家提供的L L波段測風(fēng)雷達波段測風(fēng)雷達電電子探空儀系統(tǒng)總體方案進行了研究和評審，并以招標方式立子探空儀系統(tǒng)總體方案進行了研究和評審，并以招標方式立項進行樣機研制生產(chǎn)。項進行樣機研制生產(chǎn)。參加招標的廠商有：南京大橋機器廠、成都參加招標的廠商有：南京大橋機器廠、成都784784廠和南京廠和南京1414所所及

16、及081081廠、總后廠、總后36143614廠等生產(chǎn)廠家，各家方案各有特點和優(yōu)勢。廠等生產(chǎn)廠家，各家方案各有特點和優(yōu)勢。南京大橋機器廠、成都南京大橋機器廠、成都784784廠和南京廠和南京1414所中標。所中標。19981998年冬季三廠家探測系統(tǒng)樣機入場中國氣象局大氣試驗基地，年冬季三廠家探測系統(tǒng)樣機入場中國氣象局大氣試驗基地，開始嚴格的靜態(tài)和動態(tài)性能考核和對比試驗。經(jīng)過三期考核，開始嚴格的靜態(tài)和動態(tài)性能考核和對比試驗。經(jīng)過三期考核，南京大橋機器廠研制的樣機通過考核，并完成定型，南京大橋機器廠研制的樣機通過考核，并完成定型，20022002年正年正式開始業(yè)務(wù)布點式開始業(yè)務(wù)布點，到，到201

17、02010年共完成了年共完成了120120個探空站設(shè)備的更新個探空站設(shè)備的更新?lián)Q代換代。 提高了高空探測質(zhì)量GPS探空系統(tǒng)研發(fā) 19961996年中國氣象局業(yè)務(wù)發(fā)展與天氣司年中國氣象局業(yè)務(wù)發(fā)展與天氣司啟動啟動了了GPSGPS探探空系統(tǒng)的研發(fā)空系統(tǒng)的研發(fā) 對國外芬蘭維薩拉公司和美國對國外芬蘭維薩拉公司和美國AIRAIR公司的公司的GPSGPS探空儀進探空儀進行了解剖分析行了解剖分析 對對GPSGPS接收機技術(shù)進行了調(diào)研。接收機技術(shù)進行了調(diào)研。 19981998年，正式開始年，正式開始 研制工作。研制工作。 19991999年年5 5月研制出原理樣機，進行了探測試驗，獲月研制出原理樣機，進行了探測

18、試驗，獲得成功；得成功； 20022002年年 6 6月與局重點工程辦公室簽訂了月與局重點工程辦公室簽訂了GPSGPS系統(tǒng)采系統(tǒng)采購合同。購合同。 20032003年年1212月月3030日通過了局科教司組織的成果鑒定。日通過了局科教司組織的成果鑒定。 20062006年年開始產(chǎn)業(yè)化，將技術(shù)交付開始產(chǎn)業(yè)化，將技術(shù)交付 航天科工集團航天科工集團2323所所 華云公司華云公司 南京大橋機器廠南京大橋機器廠 。 20082008年開始對國產(chǎn)年開始對國產(chǎn) GPS GPS探空系統(tǒng)對比試驗，探空系統(tǒng)對比試驗， 通過對比試驗改進了國產(chǎn)通過對比試驗改進了國產(chǎn)GPSGPS探空系統(tǒng)。探空系統(tǒng)。GPS探空系統(tǒng)取得的

19、成績GPS探空儀的技術(shù)領(lǐng)先點Radiosonde TypeTypical correction at 10 hPa（K）LMS （美國洛克馬?。?.95 Modem1.5 InterMet1.1 Jinyang 2.1 Changfeng （北京長峰聲表面波公司）0.6 Huayun （中國華云）2.3 Graw1.0 Meisei 1.8 Daqiao （南京大橋）0.9 Vaisala（芬蘭維沙拉）0.7 Meteolabor 1.8 MultithermistorActive correctionGPS探空儀的技術(shù)領(lǐng)先點RadiosondeSystematic biasrelative

20、to Meteolaborcompared to thebias in zerolapse rate.deg KRates of ascent,At time ofmeasurement1m/sLapserateK/minFlightNumberTimeConstantversusMeteolaborsMeteolabor 0 Daqiao 0.1 6.5 -1.3 14 -0.4 2.5 +3.5 14 7 -0.4 2.5 +3 42 8 -0.25 3 +2 67 LMS 0.05 6.5 -1.3 14 -0.3 2.5 +3.5 14 5 -0.2 3 +2 67 6 Modem0.

21、1 6.5 -1.3 14 -0.4 2.5 +3.5 14 7 -0.25 3 +2 67 5 InterMet 0.1 6.5 -1.3 14 -0.4 2.5 +3.5 14 7 Jinyang 0.25 6.5 -1.3 14 -0.8 2.5 +3.5 14 14 Changfeng -0.2 2.5 +3 42 4 Huayun-1.3 2.5 +3 42 About 30 Graw -0.1 2.5 +3 42 Meisei-0.6 2.5 +3 42 12 Vaisala -0.3 3 +2 67 9 闖開世界市場的大門回顧中國高空觀測發(fā)展歷程 從引進設(shè)備，走向出口設(shè)備。 走出

22、了一條開放、創(chuàng)新的中國特色發(fā)展之路。新設(shè)備研制應(yīng)用過程需求提出探測中心，依據(jù)國內(nèi)外調(diào)研、發(fā)展規(guī)劃和業(yè)務(wù)改進設(shè)備預(yù)研 探測中心 大學(xué)、科研院所 企業(yè)工程樣機 企業(yè)裝備許可 觀測司 探測中心批量生產(chǎn) 企業(yè)建設(shè)階段 探測中心 省局 臺站確定技術(shù)體制探測中心，通過對比試驗、專家論證和風(fēng)險評估測試評估 探測中心 省局 臺站業(yè)務(wù)運行 探測中心 省局 臺站設(shè)備設(shè)備（傳感器）（傳感器） 業(yè)務(wù)規(guī)范業(yè)務(wù)規(guī)范技術(shù)技術(shù)調(diào)研調(diào)研功能功能需求需求原理原理樣機樣機工程工程樣機樣機業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)考核考核 業(yè)務(wù)流程業(yè)務(wù)流程 業(yè)務(wù)應(yīng)用業(yè)務(wù)應(yīng)用業(yè)務(wù)試點業(yè)務(wù)試點 中科院大氣所中科院大氣所 可見光全天空成像儀可見光全天空成像儀 原理：魚眼鏡

23、頭成像原理：魚眼鏡頭成像 輸出：云量輸出：云量 紅外全天空成像儀紅外全天空成像儀 原理：全天空掃描成像原理：全天空掃描成像 輸出：云量、云高輸出：云量、云高國內(nèi)云觀測設(shè)備 解放軍理工大學(xué) 紅外云全天空成像儀 原理：陣列成像+多方位角仰角取樣拼圖 輸出：云高、云量國內(nèi)云觀測設(shè)備 可見光雙成像可見光雙成像 紅紅外雙成像外雙成像觀測產(chǎn)品：觀測產(chǎn)品： 云底高度云底高度 云量云量 云狀云狀 云底風(fēng)云底風(fēng)國內(nèi)云觀測設(shè)備云狀自動化識別 訓(xùn)練樣本訓(xùn)練樣本, ,分分為了九類：為了九類： 近距淡積云；近距淡積云； 遠距淡積云；遠距淡積云； 層云與雨層層云與雨層云；云； 基本云體；基本云體； 透光高積云；透光高積云

24、； 絮狀高積云；絮狀高積云； 毛卷云；毛卷云； 卷積云卷積云1 1； 卷積云卷積云2 2。 我國毫米波測云儀序號名稱主要參數(shù)指標1體制全固態(tài)全相參準連續(xù)波2探測對象云、降水等3探測要素回波強度、垂直速度、速度譜寬4天線口徑尺寸：D2.4m，波束寬度：0.255工作頻率Ka波段35GHz200MHz，8.6mm6距離量程15km7發(fā)射功率 Pt50W8脈沖參數(shù)發(fā)射時寬：20s/0.2sPRF：1020KHz9天線掃描方式垂直頂空瞄準式工作10測速范圍15m/s11探測精度回波強度1dB，垂直速度0.2m/s，速度譜寬1m/s；12分辨率距離30m時間160s可調(diào)13氣象產(chǎn)品回波強度、垂直速度、速

25、度譜寬；云和降水滴譜分布、云水/雨水含量、降水粒子相態(tài)識別、垂直氣流等14供電關(guān)系雷達系統(tǒng)總功耗300W毫米波測云儀與激光云高儀對比試驗設(shè)備設(shè)備場地場地時間時間有云天數(shù)有云天數(shù)降水天數(shù)降水天數(shù)霾天霾天霧天霧天毫米波云雷達激光云高儀微脈沖激光雷達南郊觀測場2013.5.16.8256642014.7.2610.16732026172014.10.1710045云雷達微脈沖激光雷達激光云高儀北京南郊大氣探測試驗基地毫米波測云儀與激光云高儀探測性能設(shè)備設(shè)備波長波長發(fā)射功率發(fā)射功率重復(fù)重復(fù)頻率頻率整機功耗整機功耗探測距離探測距離時間分辨率時間分辨率垂直分辨率垂直分辨率CL51910nm19.5mW10

26、K300W15Km1min5m凱邁905nm37mW5K700W15Km1min5m毫米波8.6mm50W10K300W15Km1min30m毫米波云雷達激光云高儀云雷達云雷達激光云高儀激光云高儀云底高度 云底高度云頂高度云體結(jié)構(gòu)云（雨）粒子垂直速度云微物理觀測項目毫米波測云儀與激光云高儀對比分析設(shè)備2013年5月1日-6月8日數(shù)據(jù)獲取率（%）高云中云低云能見度10km能見度10km云雷達8174388471激光云高儀4372953364結(jié)論：u 激光云高儀與云雷達同時測到云時云底高度一致性較好。u 當(dāng)能見度10km時，激光云高儀數(shù)據(jù)獲取率較低云高對比散點圖毫米波測云儀與激光云高儀對比分析設(shè)備

27、2014年8月1日10月30日數(shù)據(jù)獲取率（%）能見度1km能見度1kmV10km能見度10km云雷達976653激光云高儀33447個例分析個例分析u 不同云觀測性能比較u不同能見度條件下觀測性能比較u云厚探測能力比較個例分析個例分析u 不同云觀測性能比較u不同能見度條件下觀測性能比較u云厚探測能力比較一、低能見度對激光云高儀的影響19:15探空曲線19:15時能見度：1280米云雷達19:15激光云高儀19:15能見度19:15激光云高儀低能見度是測不到云，隨著能見度升高逐漸測到低云，但是測不到高云二、霧對激光云高儀、云雷達的影響能見度：1280米相對濕度：86%激光云高儀：探測不到云云雷達

28、：探測到高云2014年10月20日19:15云雷達19:15激光云高儀19:15個例分析個例分析u 不同云觀測性能比較u不同能見度條件下觀測性能比較u云厚探測能力比較二、激光云高儀、云雷達云厚度比較能見度：19930米u 第一層云厚：800米u 第二層云厚：2000米，探空與云雷達較接近，u 激光探測不到第二層云云雷達7:152014年10月21日7:15激光云高儀7:15 激光測云儀與毫米波測云儀比較 觀測時段比較云狀信息云觀測評估毫米波測云儀探測： 云體結(jié)構(gòu) 云、雨粒子速度 水凝物 積分云量 云狀激光測云儀探測： 云底 積分云量 主要氣象觀測技術(shù)的發(fā)展 氣象要素觀測方面-擴展大氣廓線觀測天

29、氣適應(yīng)性 天氣現(xiàn)象觀測方面-提高天氣雷達時空分辨率擴展大氣廓線觀測天氣適應(yīng)性 微波輻射計微波輻射計有云和降水條件下的準確探測問題有云和降水條件下的準確探測問題 風(fēng)風(fēng)廓線廓線在降水在降水條件下的準確探測條件下的準確探測問題問題有云條件下，探空與微波輻射計探測偏差大有云探測主要問題：大氣微波輻射傳輸方程：c0sec0sec)()0 ,(TdzezTldzBTrcOOH22缺信息 風(fēng)廓線雷達有效觀測區(qū)間廓線探測系統(tǒng)有效探測區(qū) 歐盟通過COST720研究計劃，由德國、英國、荷蘭等國家，提出“綜合地基遙感探空站”概念，通過試驗包括風(fēng)廓線、微波輻射計、云雷達等多種綜合遙感手段，提供溫、濕、風(fēng)及水凝物的觀測

30、。地基遙感垂直觀測比較分析地基遙感 美國ARM計劃的基礎(chǔ)是大氣廓線及各種要素的綜合觀測，提出了利用風(fēng)廓線、RASS、云雷達、GPS/MET等設(shè)備進行大氣廓線探測。 垂直觀測比較分析美國ARM計劃大氣微波輻射傳輸方程：c0sec0sec)()0 ,(TdzezTldzBTrcOOH22完整云信息毫米波云雷達 在用K、V波段大氣輻射亮溫反演濕度和溫度時，結(jié)合同步觀測的云反射率因子廓線 主被動結(jié)合擴展有效觀測區(qū)間廓線探測系統(tǒng)有效探測區(qū)廓線探測系統(tǒng)有效探測區(qū) 在連接了風(fēng)廓線雷達后，結(jié)合W波段探測的云粒子徑向速度廓線和風(fēng)廓線雷達徑向速度譜數(shù)據(jù)，處理生成大氣垂直速度和風(fēng)，改善降水天氣測風(fēng)能力風(fēng)廓線雷達測得速度譜天氣雷達、云雷達測得云、雨粒子速度譜 雙速集成擴展有效觀測區(qū)間廓線探測系統(tǒng)有效探測區(qū)目前天氣雷達探測存在的問題 地曲和掃描模式影響 分辨率低 只有一個運動分量陣列技術(shù)-網(wǎng)絡(luò)化天氣雷達美國建立網(wǎng)絡(luò)化雷達 德克薩斯(改進城市洪水的監(jiān)測和預(yù)報) 俄克拉荷馬(研究低空風(fēng)災(zāi)及