大氣探測(cè)：從人工、地面到自動(dòng)、三度空間的飛躍

【字體：大 中 小】 2013-03-13 14:24:51   來(lái)源： 中國(guó)天氣網(wǎng)

3L波段探空系統(tǒng)

新中國(guó)成立60年來(lái)，我國(guó)大氣探測(cè)隨著整個(gè)氣象事業(yè)的巨大發(fā)展，發(fā)生了翻天覆地的變化，實(shí)現(xiàn)了從地面到太空、從大氣物理到大氣化學(xué)等立體、綜合、連續(xù)的時(shí)空監(jiān)測(cè)，對(duì)氣象為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)服務(wù)，對(duì)防災(zāi)減災(zāi)，對(duì)加強(qiáng)為農(nóng)業(yè)服務(wù)等產(chǎn)生了十分重要的作用。

60年來(lái)，大氣探測(cè)的發(fā)展可以劃分為三個(gè)階段：創(chuàng)建自立階段（1949-1966），恢復(fù)發(fā)展階段（1967-1989）和現(xiàn)代化建設(shè)階段（1990-2009）。

創(chuàng)建自立階段（1949-1966）

新中國(guó)成立時(shí)，全國(guó)只有101個(gè)氣象臺(tái)站。對(duì)于我國(guó)地域遼闊、地形復(fù)雜、天氣氣候多變的地球環(huán)境的觀測(cè)完全不能適應(yīng)，只能是蜻蜓點(diǎn)水，滿目空白。為了滿足解放全中國(guó)、進(jìn)軍西藏、抗美援朝等國(guó)防軍事服務(wù)、特別是軍民航空需要，主要是進(jìn)行氣象觀測(cè)站的點(diǎn)、線建設(shè)，只用了11年時(shí)間就建成了行政區(qū)劃和自然區(qū)劃相結(jié)合、符合國(guó)情、具有中國(guó)特色的氣象臺(tái)站網(wǎng)；從零開(kāi)始，基本形成了包括70多個(gè)探空站的高空氣象探測(cè)網(wǎng)、上千個(gè)臺(tái)站的氣候觀測(cè)站網(wǎng)、幾百個(gè)臺(tái)站的農(nóng)業(yè)氣象基本觀測(cè)站網(wǎng)，新中國(guó)氣象事業(yè)這種發(fā)展速度創(chuàng)造了世界矚目的奇跡。經(jīng)3年困難時(shí)期的調(diào)整鞏固提高，和以后的不斷微調(diào)、充實(shí)和完善，在20世紀(jì)五六十年代形成了我國(guó)氣象觀測(cè)網(wǎng)的基本格局并延續(xù)至今。

建國(guó)初期，大氣探測(cè)面臨的另一大困難就是儀器缺乏。當(dāng)時(shí)我國(guó)不能生產(chǎn)氣象技術(shù)裝備，主要靠接收國(guó)民黨政府遺留下來(lái)的國(guó)外儀器和進(jìn)口部分儀器進(jìn)行最簡(jiǎn)單的地面和高空氣象觀測(cè)。20世紀(jì)50年代后期到60年代前期，地面氣象觀測(cè)方面，所需的各種儀器已做到基本自給，保證了我國(guó)巨大氣象觀測(cè)網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的需求，并有少量出口援外。統(tǒng)一的地面觀測(cè)規(guī)范從前蘇聯(lián)引進(jìn)，幾經(jīng)修訂，已基本符合我國(guó)國(guó)情。

恢復(fù)發(fā)展階段（1967-1989）

文化大革命10年，氣象事業(yè)遭受了一定的破壞，但由于周恩來(lái)總理的關(guān)懷，得以堅(jiān)持開(kāi)展，取得了積極成果。

一是堅(jiān)持了天氣雷達(dá)的研制工作。二是我國(guó)的衛(wèi)星氣象事業(yè)，也是在周恩來(lái)總理的親自關(guān)懷下開(kāi)始起步。1969年周總理指出，一要發(fā)展我國(guó)自己的氣象衛(wèi)星，二要接收利用國(guó)外氣象衛(wèi)星資料。

1979年把氣象臺(tái)站大體分為氣候、天氣、高空氣象、航空天氣、農(nóng)業(yè)氣象、太陽(yáng)輻射、天氣雷達(dá)、衛(wèi)星氣象8類氣象探測(cè)網(wǎng)。

1984年初，通過(guò)了《氣象現(xiàn)代化發(fā)展綱要》，開(kāi)始了新的氣象現(xiàn)代化建設(shè)。大氣探測(cè)向遙測(cè)自動(dòng)化的方向發(fā)展，以改變氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)仍舊以人工操作為主的落后狀態(tài)，努力趕上國(guó)際水平。這一時(shí)期，技術(shù)裝備發(fā)展的突出特點(diǎn)是大力應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)氣象觀測(cè)資料數(shù)字化自動(dòng)處理。

特別是20世紀(jì)80年代后期，我國(guó)天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)網(wǎng)歷經(jīng)模擬天氣雷達(dá)和數(shù)字化天氣雷達(dá)兩代發(fā)展，基本完成了組網(wǎng)建站。到1990年，組網(wǎng)天氣雷達(dá)達(dá)到55個(gè)，全部采用5厘米（40部）、10厘米（15部）國(guó)產(chǎn)專用大型天氣雷達(dá)，還有100多部711小型雷達(dá)作為基本站網(wǎng)的補(bǔ)充，在短時(shí)災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)服務(wù)中發(fā)揮了重要作用。

1986年，風(fēng)云二號(hào)靜止氣象衛(wèi)星研制任務(wù)正式列入國(guó)家“七五”計(jì)劃。中國(guó)氣象局在1987年建成了風(fēng)云一號(hào)極軌氣象衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)；1988年和1990年我國(guó)成功發(fā)射了兩顆風(fēng)云一號(hào)極軌氣象衛(wèi)星，填補(bǔ)了我國(guó)氣象衛(wèi)星的空白。從此結(jié)束了我國(guó)只能從地面觀測(cè)天氣的歷史，開(kāi)辟了從太空觀測(cè)天氣的新篇章，這是我國(guó)氣象現(xiàn)代化建設(shè)重要的里程碑。

現(xiàn)代化建設(shè)階段（1990-2009）

20世紀(jì)90年代初，通過(guò)了《氣象事業(yè)發(fā)展綱要（1991-2020年）》，進(jìn)一步加快了氣象現(xiàn)代化建設(shè)。根據(jù)大氣科學(xué)工程總體規(guī)劃、技術(shù)方案以及“綜合探測(cè)、信息網(wǎng)絡(luò)、分析預(yù)報(bào)、技術(shù)服務(wù)”四大分系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)內(nèi)涵和設(shè)計(jì)思路，氣象部門相繼組織了十大項(xiàng)重點(diǎn)工程建設(shè)。其中涉及到大氣探測(cè)的有三大工程：大氣監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)、新一代多普勒天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)網(wǎng)和風(fēng)云氣象衛(wèi)星監(jiān)測(cè)網(wǎng)工程。其基本特點(diǎn)是遙感遙測(cè)結(jié)合、空基地基結(jié)合、固定機(jī)動(dòng)結(jié)合，高密度獲取信息，趕超世界先進(jìn)水平。

大氣監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)工程作為氣象綜合探測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)部分，該系統(tǒng)工程的目標(biāo)是升級(jí)改造傳統(tǒng)氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)，推進(jìn)大氣探測(cè)技術(shù)自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)高時(shí)間、高空間密度獲取大氣監(jiān)測(cè)信息。經(jīng)過(guò)“七五”到“九五”多年籌備，2001年10月，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)正式開(kāi)工建設(shè)。建設(shè)內(nèi)容主要包括：地面自動(dòng)氣象觀測(cè)網(wǎng)、高空自動(dòng)氣象觀測(cè)網(wǎng)、特種氣象觀測(cè)網(wǎng)和技術(shù)支持保障4部分。

通過(guò)國(guó)家和地方共同努力，到2008年底，2259個(gè)國(guó)家級(jí)地面氣象觀測(cè)站實(shí)現(xiàn)了基本氣象要素的自動(dòng)化觀測(cè)，建設(shè)了25420個(gè)區(qū)域氣象觀測(cè)站，實(shí)現(xiàn)了每小時(shí)甚至每10分鐘實(shí)時(shí)資料上傳、下發(fā)，全國(guó)資料共享。為我國(guó)氣象預(yù)報(bào)和服務(wù)發(fā)揮了重要的作用。

氣象應(yīng)急指揮系統(tǒng)

同時(shí)，到2008年底，新研試成功的Ｌ波段二次雷達(dá)——電子探空儀系統(tǒng)已在全國(guó)業(yè)務(wù)布點(diǎn)91部。還完成了811個(gè)地基GPS/MET觀測(cè)站建設(shè)。

以大氣化學(xué)觀測(cè)和太陽(yáng)輻射觀測(cè)為中心的特種氣象觀測(cè)，加快了建設(shè)步伐。在世界氣象組織(WMO)的幫助下，“六五”到“八五”建設(shè)了北京密云上甸子、浙江臨安和黑龍江五常龍鳳山三個(gè)區(qū)域大氣本底站以及世界上第一個(gè)設(shè)在大陸腹地的中國(guó)青海省瓦里關(guān)大氣本底基準(zhǔn)觀象臺(tái),填補(bǔ)了全球大氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)(GAW)在歐亞大陸的空白。在全國(guó)開(kāi)展大氣成分、沙塵暴、酸雨監(jiān)測(cè)站網(wǎng)建設(shè)，到目前,已建成分布在全國(guó)城鄉(xiāng)的513個(gè)酸雨監(jiān)測(cè)站，全國(guó)98個(gè)太陽(yáng)輻射觀測(cè)站點(diǎn)全部實(shí)現(xiàn)有線遙測(cè)。初步建成了全國(guó)雷電低頻監(jiān)測(cè)網(wǎng)和北京、上海、廣東、湖北三維高頻閃電定位試驗(yàn)小網(wǎng)建設(shè)以及農(nóng)業(yè)氣象、交通氣象等特種觀測(cè)網(wǎng)。

新一代多普勒天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)網(wǎng)工程“九五”期間，中國(guó)氣象局提出《我國(guó)新一代天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)網(wǎng)建設(shè)計(jì)劃》，引進(jìn)當(dāng)今世界上最先進(jìn)的第三代多普勒天氣雷達(dá)技術(shù)，在全國(guó)建設(shè)126部新一代多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)。自1998年起納入國(guó)債資金項(xiàng)目，全面開(kāi)始建設(shè)。到2008年底已建成146部。2009年又提出再擴(kuò)建58部新一代天氣雷達(dá)的增補(bǔ)計(jì)劃。全面覆蓋了珠江三角洲、黃河下游、鄱陽(yáng)湖和洞庭湖、長(zhǎng)江中下游、松花江和嫩江流域以及東部地區(qū)、中西部重點(diǎn)地區(qū)，實(shí)現(xiàn)了有效的雷達(dá)監(jiān)測(cè)預(yù)警，構(gòu)成一道運(yùn)用高新技術(shù)構(gòu)筑的現(xiàn)代化天羅地網(wǎng)；嚴(yán)密監(jiān)測(cè)災(zāi)害性天氣，及時(shí)發(fā)出預(yù)警報(bào)告，顯著提高了這些流域和城市對(duì)重大災(zāi)害性天氣的防御能力，已經(jīng)開(kāi)始發(fā)揮出巨大作用。

風(fēng)云氣象衛(wèi)星監(jiān)測(cè)網(wǎng)工程我國(guó)氣象衛(wèi)星及其應(yīng)用取得了舉世矚目的成就。截至2008年底，已成功發(fā)射5顆極軌氣象衛(wèi)星和5顆靜止氣象衛(wèi)星，目前第一代極軌衛(wèi)星風(fēng)云一號(hào)D星、第二代極軌衛(wèi)星風(fēng)云三號(hào)A星、第一代靜止衛(wèi)星風(fēng)云二號(hào)C/D/E星在軌穩(wěn)定運(yùn)行，標(biāo)志我國(guó)氣象衛(wèi)星已從試驗(yàn)階段進(jìn)入業(yè)務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行階段。我國(guó)的氣象衛(wèi)星水平已部分達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，成為國(guó)際上同時(shí)擁有靜止和極軌氣象衛(wèi)星的三個(gè)國(guó)家或地區(qū)之一。風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星已被世界氣象組織納入全球業(yè)務(wù)應(yīng)用氣象衛(wèi)星序列，成為全球地球觀測(cè)系統(tǒng)的重要成員。

目前，我國(guó)已建成了以資料處理與服務(wù)中心、運(yùn)行控制中心和北京、廣州、烏魯木齊、佳木斯、瑞典基律納5個(gè)氣象衛(wèi)星地面站為主體的氣象衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)，具備兼容接收和利用風(fēng)云系列、美國(guó)NOAA及EOS系列、日本MTSAT系列、歐洲METEOSAT系列等衛(wèi)星的資料能力，初步形成了覆蓋國(guó)家、省、地級(jí)氣象遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)用體系。衛(wèi)星資料已廣泛應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)、氣候預(yù)測(cè)、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)和科學(xué)研究等多個(gè)重要領(lǐng)域，在氣象防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對(duì)氣候變化、國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及國(guó)防建設(shè)等方面發(fā)揮了重要的作用。(作者：李黃)