细数给大气“画像”的气象监测家族
细数给大气“画像”的气象监测家族
随着极端天气和气象灾害频发，如何准确监测和预警天气变化成为人们关注的焦点。中国电科自主研发的系列气象装备，不仅在气象观测领域发挥着重要作用，也为其他领域的应用提供了技术支持。本文将为您详细介绍这些给大气"画像"的气象监测设备。
在气象观测领域，除了我们熟悉的卫星、雷达、地面等观测手段，还有"垂直观测"手段。垂直观测是指在垂直大气柱内，以温度、湿度、气压、风、水凝物和气溶胶等五条廓线探测为主体，兼顾辐射、大气成分等气象要素的综合观测。
为垂直观测提供有力"武器"，中国电科研发的微波辐射计、测风激光雷达、大气垂直廓线探测系统等关键设备发挥了重要作用。
万物皆有微波辐射信号，这些信号就像"交响乐"，是大自然以独特方式演奏的生命之歌。而微波辐射计就像是聆听大自然的"顺风耳"，以收集肉眼看不到的波束"声音"，窥探大气层，揭开大气温度与湿度的秘密。
如同人体耳朵的内部结构，微波辐射计由天线、接收器、检测器、信号处理器以及数据记录和显示系统组成，分别对应耳朵内耳廓、耳道、鼓膜、耳蜗、神经与大脑等结构。
其中，天线就像是耳廓的作用，用于接收来自大气或地面的微波辐射信号；接收器是一条狭长的"通道"，也是微波辐射计的核心部分，可以接收和放大来自天线的微波信号。检测器可将接收到的微波信号转换为电信号，通过信号处理系统再对信号进行滤波、放大、频率转换等处理，提高信号质量并提取所需的信息。通过这样的流程，微波辐射计就可对比大气中的水汽含量变化，对人工影响天气的效果进行定量评估。同时，还可广泛应用于航空气象保障、环保监测等领域，为飞行规划、紧急避险决策、雾霾天气监测预警等提供高精准气象保障服务。
监测"暗流涌动"的气流运动，测风激光雷达可谓"手到擒来"。它能够探究不同天气系统影响下的风场变化特征，也可根据风速和风向变化提供精准研判依据，不仅精度高、时空分辨率高，而且在低空、超低空乃至海上等环境，都能持续稳定工作，广泛应用于低空风切变监测预警、机场尾涡探测、海陆风电场测风等领域。
就像蝙蝠可以利用超声波回波定位不同食物的信号，温湿廓线激光雷达利用拉曼散射光，通过分离提取不同物质的有用信号，可以反演得到大气的气溶胶、温度、水汽混合比、相对湿度等相关参数，从而服务于气象监测、环境监测等领域。
全球导航卫星不仅能定位、授时，在气象领域也是一名探测高手。利用全球导航卫星发射的载波信号在穿过大气层时受到大气的折射延迟效应，GNSS水汽监测设备利用这一现象，反演推算得到水汽和电离层参数，具有探测数据覆盖范围广、实时连续、长期稳定等优势，能够大幅提高湿度场分析能力，有助于提高对重大天气和暴雨的预报能力，也可提高气候监测和分析精度，为人工影响天气作业提供依据。
打造雨水情监测预报的"第一道防线"，中国电科研发的水利测雨雷达，可和气象卫星结合，构建"天基""空基"监测预报防线，及时预报监测可能降雨，有效提高面雨量监测精度，降低局地强降雨漏报风险，实现全天候、大范围、精细网格化的实时降雨监测。
攥指成拳，发挥合力。广泛融合微波辐射计、测风激光雷达、温湿激光雷达、毫米波云雷达、水汽监测设备等探测到的数据，打造的大气垂直廓线探测系统，可实现大气温、湿、风、云等关键气象参数的一体化精细化探测，为极端天气监测预警、人工影响天气、生态环境监测、航空气象保障、应急救灾等提供应用支撑。
加快推进气象科技能力现代化，中国电科将紧跟前沿技术发展，持续加强关键核心技术攻关，为气象灾害精密监测提供全方位解决方案。
本文原文来自澎湃新闻
