陆海空天一体化综合气象观测系统建成

m.xinwen.mobi · 发表于 3 小时前

陆海空天一体化综合气象观测系统的建成具有多方面的重大意义：

一、系统构成与技术特点
1. 观测平台多样化
陆基观测
   陆地上分布着众多的气象观测站，包括常规的地面气象站。这些地面站能够对气温、气压、湿度、风向、风速、降水等基本气象要素进行连续观测。例如，在城市、乡村、山区等地广泛布局的自动气象站，它们按照一定的时间间隔（如每小时）自动采集和传输气象数据。
   还有一些特殊的陆基观测设施，如雷电监测站。雷电监测站通过探测雷电发生时的电磁辐射等信号，可以精确地确定雷电的位置、强度和移动路径等信息，为雷电预警和防雷减灾工作提供重要依据。
海基观测
   海面上布设有浮标气象观测站。这些浮标可以在海上长期稳定地工作，观测海面温度、海表风速、风向、气压、波高、波向等海洋气象要素。例如，在我国近海以及一些重要的海洋航线附近都有浮标气象观测站，它们为海洋气象预报、海洋航运安全保障等提供关键数据。
   海洋观测船也是海基观测的重要组成部分。海洋观测船装备有先进的气象观测仪器和海洋探测设备，可以深入海洋进行大面积、多要素的气象和海洋环境观测。它们能够在不同的海域进行长期或短期的观测任务，获取海洋气象和海洋物理、化学等多方面的数据。
空基观测
   气象卫星是空基观测的核心力量。极轨气象卫星和静止气象卫星组成了强大的卫星观测网络。极轨气象卫星可以对全球进行高分辨率的观测，每天绕地球运行多圈，能够获取全球的气象云图、温度、湿度等垂直分布信息。静止气象卫星则相对地球静止，主要覆盖特定的区域（如我国的风云静止卫星主要覆盖亚洲及周边地区），能够对区域内的气象变化进行实时监测，观测频率高，对于监测快速发展的天气系统（如台风）具有不可替代的作用。
   此外，飞机探测也是空基观测的一种方式。一些专门改装的气象探测飞机可以携带各种气象探测仪器，在不同的高度层进行气象要素的测量。例如，在一些大型的科学试验或对特定天气系统（如强对流天气）的研究中，气象探测飞机可以深入到对流层中高层，获取那里的温度、湿度、风向、风速等详细数据。
天基观测
   随着航天技术的发展，天基观测逐渐拓展到更高的空间范围。除了气象卫星外，一些空间探测任务也开始关注与气象相关的高层大气、电离层等区域的观测。例如，通过在太空设立特殊的探测器，可以研究太阳活动对地球高层大气和电离层的影响，进而了解其对地球天气和气候的间接作用。这种天基观测有助于深入理解地球系统中高层大气与低层大气、气象与空间环境之间的相互关系。

2. 数据融合与传输技术
数据融合
   陆海空天不同观测平台获取的数据具有不同的特点和精度。为了形成全面、准确的气象观测结果，需要采用先进的数据融合技术。例如，将卫星观测的大范围云图数据与地面气象站的局地气象要素数据相结合。通过建立复杂的数学模型和算法，对这些多源数据进行同化处理。在数值天气预报中，数据融合可以将卫星遥感得到的大气温度、湿度廓线数据与地面观测的气压、风场数据等融合在一起，提高初始场的精度，从而提高天气预报的准确性。
数据传输
   各个观测平台产生的数据需要及时、稳定地传输到数据处理中心。陆基观测站可以通过有线通信网络（如光纤网络）或无线通信网络（如4G/5G网络）进行数据传输。海基观测浮标则主要依靠卫星通信技术将数据发送到岸上的数据接收站。气象卫星通过专门的卫星通信链路将观测数据下传到地面的数据接收和处理中心。在传输过程中，采用了多种数据加密和纠错技术，以确保数据的完整性和准确性。例如，为了防止数据在传输过程中受到干扰而出现错误，采用了循环冗余校验（CRC）等技术对数据进行校验和纠错。

二、重大意义
1. 天气预报与灾害预警能力提升
提高天气预报精度
   陆海空天一体化综合气象观测系统提供了更全面、更精细的气象观测数据。在数值天气预报中，更多、更准确的观测数据作为初始条件输入到数值模式中。例如，卫星观测到的全球大气温湿度廓线、云的分布等数据，与陆基观测站的地面气象要素数据相结合，可以更精确地描述大气的初始状态。这有助于数值模式更准确地模拟大气的运动和变化过程，从而提高短期（如未来1 3天）和中期（如未来3 7天）天气预报的精度。以前难以准确预报的局地小尺度天气现象，如山区的局地暴雨、城市的热岛环流引发的局地对流天气等，现在由于有了更加密集和多样化的观测数据，预报的准确性得到了显著提高。
增强灾害预警时效性
   对于灾害性天气的预警，该观测系统发挥着至关重要的作用。在台风监测方面，卫星可以提前发现热带洋面上台风的生成，并持续跟踪其发展和移动路径。空基观测中的飞机探测可以深入台风内部，获取台风眼壁附近的风速、气压等关键信息。海基观测浮标则能提供台风影响海域的海况和海洋气象数据。这些数据实时汇集到气象预警中心，使得预警人员能够提前发布台风预警信息，为沿海地区的居民和相关部门争取更多的防御准备时间。同样，对于暴雨、暴雪、强对流天气（如龙卷风、冰雹等）的预警，多平台观测数据的协同作用能够提高预警的时效性，从过去的提前数小时预警提升到现在可以提前数天（对于台风等大尺度天气系统）或数十分钟到数小时（对于强对流等中小尺度天气系统）预警，大大减少了灾害性天气造成的人员伤亡和财产损失。
2. 气候监测与研究深入开展
全面监测气候系统
   该观测系统能够对气候系统的各个组成部分进行全方位的监测。从陆地生态系统中的植被覆盖、土壤湿度变化（通过陆基观测站的相关观测），到海洋的海表温度、海冰范围（通过海基观测），再到大气中的温室气体浓度、云量、辐射收支（通过空基和陆基观测相结合）等方面。例如，长期的卫星观测数据可以清晰地反映出全球海冰范围的逐年变化趋势，这对于研究全球气候变化具有重要意义。陆基观测站对大气中二氧化碳等温室气体浓度的持续监测，可以为评估人类活动对气候的影响提供直接的数据支持。
深入研究气候变化机制
   借助于陆海空天一体化的观测数据，科学家可以深入研究气候变化的机制。通过分析不同地区、不同高度层气象要素的长期变化趋势及其相互关系，可以揭示出大气环流、海洋环流、陆地海洋大气相互作用等在气候变化中的作用。例如，通过对比卫星观测的海洋表面温度变化与大气环流模式的变化，可以深入探讨厄尔尼诺拉尼娜现象与全球气候变化之间的内在联系，为预测气候变化的趋势和影响提供科学依据。
3. 气象服务保障范围扩大
服务领域拓展
   在农业领域，该观测系统提供的气象数据可以帮助农民更精准地进行农事安排。例如，通过卫星遥感监测作物生长状况、土壤湿度以及陆基气象站提供的局地气温、降水等数据，农业部门可以为农民提供诸如最佳播种时间、灌溉时机、病虫害防治预警等方面的气象服务。在航空航天领域，空基和天基观测能够提供航线沿途的气象条件，包括高空风场、对流云团分布等信息，确保航空飞行安全，同时也为航天发射任务提供气象保障，选择最佳的发射窗口。
全球气象合作基础增强
   陆海空天一体化综合气象观测系统的建成也为全球气象合作奠定了坚实的基础。各个国家之间可以共享气象观测数据，尤其是卫星观测数据具有全球覆盖的特点。例如，世界气象组织（WMO）框架下的全球气象数据共享机制，各国通过共享气象观测数据，可以提高全球天气预报的准确性，共同应对全球性的气候变化挑战，开展跨国界的气象科学研究等。

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