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大氣探測(cè):從人工、地面到自動(dòng)、三度空間的飛躍

【字體:   2013-03-13 14:24:51   來源: 中國天氣網(wǎng)

3L波段探空系統(tǒng).jpg
3L波段探空系統(tǒng)

新中國成立60年來,我國大氣探測(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)氣象為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(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,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)

新中國成立時(shí),全國只有101個(gè)氣象臺(tái)站。對(duì)于我國地域遼闊、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、進(jìn)軍西藏、抗美援朝等國防軍事服務(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、符合國情、具有中國特色的氣象臺(tái)站網(wǎng);從零開始,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氣象觀測(cè)網(wǎng)的基本格局并延續(xù)至今。

建國初期,大氣探測(cè)面臨的另一大困難就是儀器缺乏。當(dāng)時(shí)我國不能生產(chǎn)氣象技術(shù)裝備,主要靠接收國民黨政府遺留下來的國外儀器和進(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,已基本符合我國國情。

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,但由于周恩來總理的關(guān)懷,得以堅(jiān)持開展,取得了積極成果。

一是堅(jiān)持了天氣雷達(dá)的研制工作。二是我國的衛(wèi)星氣象事業(yè),也是在周恩來總理的親自關(guān)懷下開始起步。1969年周總理指出,一要發(fā)展我國自己的氣象衛(wèi)星,二要接收利用國外氣象衛(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,通過了《氣象現(xiàn)代化發(fā)展綱要》,開始了新的氣象現(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)正式列入國家“七五”計(jì)劃。中國氣象局在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)了我國氣象衛(wèi)星的空白。從此結(jié)束了我國只能從地面觀測(cè)天氣的歷史,開辟了從太空觀測(cè)天氣的新篇章,這是我國氣象現(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“七五”到“九五”多年籌備,2001年10月,經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)正式開工建設(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。

通過國家和地方共同努力,到2008年底,2259個(gè)國家級(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),全國資料共享。為我國氣象預(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).jpg
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。在全國開展大氣成分、沙塵暴、酸雨監(jiān)測(cè)站網(wǎng)建設(shè),到目前,已建成分布在全國城鄉(xiāng)的513個(gè)酸雨監(jiān)測(cè)站,全國98個(gè)太陽輻射觀測(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,中國氣象局提出《我國新一代天氣雷達(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年起納入國債資金項(xiàng)目,全面開始建設(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、鄱陽湖和洞庭湖、長江中下游、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。我國的氣象衛(wèi)星水平已部分達(dá)到國際先進(jìn)水平,成為國際上同時(shí)擁有靜止和極軌氣象衛(wèi)星的三個(gè)國家或地區(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、國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及國防建設(shè)等方面發(fā)揮了重要的作用。(作者:李黃)

編輯:朱茜
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