马舒庆三教108观天测云,把脉天公讲述.pptx

观天测云，把脉天公 中国气象局气象探测中心 马舒庆 2015年10月22日 内 容 气象观测 科学技术成果推动观测技术发展 中国气象局气象观测系统 高空观测探索发展历程 观测技术发展模式 主要气象观测技术的发展趋势 天气预报是根据气象观测资料和气象理论方法（天气学、动力气象学、统计学），对某区域或某地点未来一定时段的天气状况作出定性或定量的预测。  气象观测包含两类： 气象要素观测 （温、湿、风） 天气现象观测 （云、降水） 地面观测经历千年的发展历史。 气象观测发展 从风筝探空到现代气球探空有百年的历史 综合气象观测系统发展 气象卫星也经历了40-50年的发展。 综合气象观测系统发展 经历了漫长的技术和近代快速发展，已形成包含天基、空基、地基的综合气象观测系统。一体化、集约化发展的时代已经到来。 综合气象观测系统发展 科学技术成就推动观测技术发展 传感器技术---自动气象站 无线电技术---无线电高空观测系统 雷达技术---风廓线雷达 微波辐射测量技术---微波辐射计 雷达技术---天气雷达 激光技术---气象激光雷达 卫星导航技术---GPS（北斗）高空探测系统、GPS水汽探测 卫星技术---气象探测卫星 航空技术---气象探测飞机 传感器技术成熟形成了地面自动化观测站 传感器技术---地面自动气象站 自动观测 秒、分钟一次 空间布局密度加大 自动观测与人工观测比较 人工观测 一天3-12次 1、自18世纪中叶以来，先后用风筝、载人气球携带仪器进行直接探测高空气象要素的试验 　　2、20世纪20～30年代末，在无线电技术发展的基础上，先后研制成了无线电探空仪、无线电经纬仪和测风雷达，为建立全球高空观测站网奠定了基础。 　　 无线电技术---无线电高空观测系统 从地面延伸到空中 1927年无线电探空仪的发明翻开了对大气廓线（温度、气压、湿度、风速和风向）探测的新篇章; 这种探测技术的应用，构筑了国家、洲际和全球无线电探空网; 由此气象学家(罗斯贝(C.-G.Rossby，)发现了大气垂直分层结构、冷暖气团、急流、大气环流等; 建立了锋面学说等重要的气象学理论（叶笃正，1977）。无线电探空仪探测大气廓线是大气科学发展史上的里程碑。 雷达技术---风廓线雷达 风廓线雷达是利用大气湍流对电磁波的散射作用对大气风场等物理量进行探测的遥感设备。 不需要施放气球和探空仪 雷达信号处理技术的发展，形成弱信号提取能力 系统方框图 微波辐射测量技术---微波辐射计 地基微波辐射计在典型的微波V波段大气氧气窗口（51GHz-59GHz）和微波K波段大气水汽窗口（22GHz-31GHz）内选择合适的频率（在寒冷干旱的低水汽密度条件下也可选用微波183GHz的水汽窗口反演水汽），通过对大气微波辐射的遥感测量，反演获得对流层大气温度、湿度廓线、大气柱积分水汽量、大气柱积分云水含水量等信息。 微波辐射计原理 大气传输方程： 图 大气温、湿度廓线的微波遥感（赵柏林，1987） 廓 线 温度廓线 湿度廓线 水汽密度廓线 液态水总量 对流有效位能 风廓线雷达、微波辐射计将大气廓线探测从每天2-4次---加密到每天200-300次 对应每一次探测费用大大降低 天气雷达-系统结构 天气雷达探测原理 60年代末，全国建成122个探空站，1600多 个气象站；首部国产气象专用雷达（711型） 问世，并开始批量生产。 改革开放后，成功发射风云一号极轨气象卫星； 天气雷达升级为多普勒雷达，地面观测人工观 测逐步向自动化观测发展，机电探空仪变成电 子探空仪。 解放前，101个地面观测站 ，2个高空站。 50年代末 60年代末 80年代末 2011年 新中国成立 中国气象观测系统发展 30 新一代卫星仪器三维大气反演能力大大提升。 ATMS（必威体育精装版） 中国气象卫星已成为WMO全球观测网组成部分 中国同时拥有极轨和静止气象卫星 是全球地球综合观测系统（GEOSS）成员 中国气象卫星数据实行开放共享政策 至2007年底，中国气象部门共有国家级气象观测站2416个，其中2134个站建成了自动气象站。 另外各省还建成了48917个区域加密气象观测站，主要开展降水、温度和风向风速的观测。 地面观测 高空探测 全国共有120个探空站，每天进行08、20时（北京时）两次从地面到高空25000米以上高空探测。获取高空大气温度、湿度、气压和风向风速资料。 其中87个站参加全球资料交换。 共有7个探空站为全球GCOS探空站。 新中国开始了观测网发展的新时代 改革开放打下了观测现代化的坚实基础 开放、创新的高空探测发展之路 CMA 1、南