原创 中国气象 中国气象局

从东北到海南，从滨海到内陆，从岛屿到高山、大漠，我国正一步步成为目前世界范围内气球高空气象观测业务大国——拥有120个高空站，占全球总量6%，其中全球资料交换站89个，提交了占比全球共享资料的10%左右。

综合观测业务示意图 中国气象局综合观测司供图

“在长江中下游观测试验中北斗探空数据在模式预报中可用率达90%，资料同化后风分析场标准差减小约2%，预报技巧提高1%，风、湿度和高度测量结果可对标世界气象组织（WMO）探空天气观测最高目标……”这份“成绩单”来自北斗探空系统。

6月23日，中国气象局印发气象探空业务系统升级换代工作方案，对标全球先进水平，强化科技创新，优化业务体系，深入破题、全力解题，进一步完成气象探空业务系统从L波段探空向北斗探空的升级换代，充分发挥业务效益，实现我国探空业务系统整体能力达到世界先进水平。

破题

持续提升核心技术攻关能力

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“放气球”是公众对气象工作者的“画像”之一。1902年，德国气象学家阿斯曼开创了利用橡胶气球、经纬仪开展大气垂直探测的模式。长期以来，我国120个探空站也使用该技术，每天两次施放探空气球，为数值模式发展、气象预测预报和服务提供连续可靠的直接观测资料。

然而，探空站间距稀疏、观测间隔为12小时的探空观测很难捕捉大部分历时短、骤发性强的强对流灾害性天气。随着天气预报业务发展，现有每天两次获取的探空资料其时空分辨率已难以满足预报和服务要求。对此，从2017年开始，中国气象局牵头组织开展新型北斗智能探空系统的原型研制，经过多年攻关和试验，攻克了多项关键技术，实现了低成本加密探空目标，为探空技术转型升级提供了“中国方案”，也为我国第三代探空系统的建成打下坚实基础。

北斗探空往返平漂技术创新性提出内外两个探空气球嵌套的方式，开展“上升-平漂-下降”三段式探空观测，并采用基于地-空物联网的“云+端”数据传输模式，实现探空观测预报互动。

“与现行L波段业务探空相比，其采用北斗导航定位技术，定位精度达到国际先进水平，测风误差由3米/秒提升到0.3米/秒。”中国气象局气象探测中心正研级高工郭启云介绍。

如今，我们拥有了自主可控的北斗导航探空，突破了传统探空观测模式。相较于原来只能获取1次大气廓线观测数据，北斗探空系统采用的往返平漂模式可实现1次放球获取2次大气廓线观测数据和4小时时长的平流层观测数据；采用基于地-空物联网的“云+端”数据传输模式，实现从定时定点单一接收观测数据向实时智能组网接收的技术变革，并实现探空数据接收、处理以及应用的自动化。

试验中的北斗探空系统

升级换代后可以做到观测数据直接一次性被动接受，省去了给雷达发信号接受数据的过程，也减轻了业务人员的工作量。未来有可能不再用2人协同开展操控雷达跟踪、数据接收处理和上传等业务工作，一个熟练的业务人员就能单独完成探空观测任务。

解题

试点赋能业务提质增效

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自2010年，北斗探空仪参加世界气象组织（WMO）广东阳江国际探空比对，中国气象局气象探测中心组织启动了北斗探空系统研发工作。2017年，启动基于北斗导航技术体制，并具备“上升-平漂-下降”三段往返平漂观测能力的探空系统研制工作，至今已在长江中下游区域开展3000余次观测试验。2022年，中国气象局综合观测司组织在广东开展北斗探空系统业务化试点应用，建立了北斗探空系统数据采集、数据传输、数据应用的全业务流程。

在安徽安庆开展放球试验

截至目前，北斗探空系统在长江中下游4省的往返平漂探空组网观测-预报互动试验中取得了丰硕成果，研制出用于天气预报、数值预报的高质量数据集，建立了基于高分辨率数值天气模式的往返平漂探空轨迹预测系统，为提高探空资料获取率和天气预报准确率奠定了基础。

2023年3月16日7时30分，携带北斗卫星导航探空仪的试验气球在内蒙古锡林浩特高空观测站升空，随后成功获取从地面到35000米高空的垂直廓线数据。

3月16日至今的试验期间，锡林浩特高空观测站工作人员每日8时、20时施放北斗卫星导航探空仪，每周二8时和周六20时施放芬兰维萨拉RS41型探空仪，每周三14时施放臭氧探空仪，形成国际领先的0米至35000米垂直大气柱温度、湿度、气压、风、臭氧等气候基本变量的长期、连续、稳定基准观测能力。

作为全国第一个释放北斗导航探空仪的站点，广东清远在探空业务照常开展的同时，还承担着北斗导航探空系统业务化试点工作。

除了提升数据精度这一优势，北斗探空系统在操作上更为便捷好用。“天气相对好的时候，都会因为风速过快导致雷达跟不上气球；天气差的时候气球常被吹到山脚下，雷达俯仰角度不够，‘看’不到脚下的球，有时候甚至需要室内控制雷达的人和室外放球的人通过对讲机沟通。”清远探空站站长杨永清天天和气球打交道，对L波段探空仪的缺点了如指掌，“采用北斗探空系统后就不一样了，现在不管跑到哪儿，都能收到传回来的气象信息。”

未来，广东省气象局还计划在海上石油平台、海岛等区域布设中继接收站，拓宽探测范围，弥补海上高空探测的空白。“比如台风来了，我们可以提前放出气球，等气球飘到台风眼时降落，实现在登陆前就探测到台风眼的气象数据。”赵晓利对北斗探空系统的未来充满遐想。

7月27日早上8点，广东省气象局针对台风“杜苏芮”开展天气会商，北斗探空系统在台风登陆前24小时，就为会商提供了精准的数据支撑。

计划到2025年，基本完成全国气象探空业务系统升级换代和业务准入。未来，气象部门还将不断完善北斗探空系统各项技术的优化升级工作，并力争将相关技术成果推荐作为世界气象组织的技术规范，让中国探空的优秀成果与世界分享。

作者：刘倩 李悦 史光浩

发布：李悦

原标题：《解局 | 从L波段探空到北斗探空，究竟意味着什么？》

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