高空气象探测业务发展 介绍 中国气象局气象探测中心 2009年07月

内 容 第一部分 全球高空气象探测现状及趋势 第二部分 我国高空气象探测业务现状及发展 第三部分 高空气象探测技术现状及发展 第四部分 高空气象探测的未来展望

第一部分 全球高空气象探测现状及趋势 3

一、高空探测发展历史回顾

1749年，英国人亚利山大· 威尔逊把温度计捆绑在风筝上，用以测量最低层的大气温度。从而开始了人类向高空气象（空中）探测的跬步。 1783年，法国J·A·C· 查理制成携带温度、气压自记装置的氢气球测定高空温度和气压。 1809年，英国人J·沃利斯和 T·福雷斯首创用测风气球探测高空风。

1918年，由于上述方法都不适宜作业务观测，因为时间上来不及，于是人们设法让气球携带发报机，把观测到的气象记录通过无线电信号，即时发送到地面上来，这种试验并没有成功。1923年，美国陆军气象学家布赖尔继续试验，地面得到了历时20分钟的讯号，这是无线电探空第一次获得成功。

1927年，德国气象学家爱德拉格和布利欧首次把波长42米的电子管发报机系在上升气球下面进行试验，收到了发报机发自平流层的讯号。

1928年，前苏联II·H莫尔恰夫发明了无线电探空仪。这种仪器是随氢气球（后来发展到用定高气球、飞机、气象火箭下投降落）升入高空，并将所测的各高度上的气压、温度、湿度、风等要素，通过仪器上的无线电发报机将气象要素信息传回地面，由地面收报机接收，从而获得高空气象资料的一种装置。它体积小巧，观测简便，探测结果可靠，探测高度一般达到10千米～15千米，因而很快成为高空气象观测普遍使用的工具。

1931年12月，芬兰维萨拉公司的创始人维萨拉也发明了著名的芬式无线电探空仪。这类探空仪是现今探测30～40千米以下高度高空气象要素的主要仪器，全世界都在使用。

1941年-1942年，出现了专门的云雨雷达。 1960年4月，美国发射了第一颗气象卫星泰罗斯-1号。 上世纪60年代以来，声雷达、激光雷达、风廓线雷达、微波辐射计的研制与试验成功，拓展了获取高空三维空间气象信息的手段。

气象火箭探测的应用，可以将探测高度扩展到100公里。 飞机探测提高了高空探测的移动能力。

二、高空探测重要性

在天气学的发展历程中占有重要一席 气象观测从二维空间发展到三维空间，揭示了地面气压系统与高空气流之间的关系。芝加哥学派的领导人罗斯贝在高空天气图上发现了长波，1939年他提出了长波动力学，并由此引出了位势涡度理论，创立了长波理论，从而开拓了作为天气分析、预报理论基础的大尺度大气动力学。

数值模式初值场的重要资料来源 数值天气预报的精度主要取决于模式本身的完善程度及模式初值场的准确程度。国际上对一些中 -α尺度数值模式的试验对比表明，初始值和边界值对实际天气形势的差别越小，则模拟结果理论上会更加接近实际结果。

数值模式初值场的重要资料来源 对于探空资料而言，资料本身的准确性，必然会对数值模式的初始场产生影响，而初始场的改变必然引起模式预报结果的变化。

高空观测对于气候分析非常重要 空气中主要恒定成分是以氮气(78% )、氧气(21% )为主，是自然界各种变化相互补偿的综合结果 。 空气的主要可变成分是水蒸气和二氧化碳，空气的不定成分因地区而异。 在围绕防灾减灾和应对气候变化的气象服务工作中，掌握水蒸气和二氧化碳的分布、变化和影响是至关重要的。

1、大气温度变化趋势的区域模式和垂直结构非常敏感，以适应于不同的气候强迫 ，因此对于气候观测非常重要。 2、水汽是最重要的大气温室气体 ，水汽反馈被认为是重要的气候反馈过程之一。但是由于缺乏在对流层上部和平流层内的长期观测，目前它的变化和分布，特别是垂直廓线还不是很清楚。

3 、对流层顶的特征与平流层臭氧和水汽之间潜在的联系，作为气候变化敏感指标的对流层顶高度的潜在特征分析。 4 、痕量气体和大气成分的改变会对气候产生很大的影响，因此了解全球大气成分的垂直结构是非常重要的。

三、高空探测不确定性分析

天气需求 代表性 准确性 可比较性

监测高空长期变化的主要观测需求 1 、一个长期的、稳定的、暂时一致性的记录，可以确定是真实的大气变化，而不是观测系统或方法的变化而引入的人为误差。 2 、较高的垂直分辨率可以区分温度、水汽和臭氧变化的垂直结构，以及对流层顶的变化。

3、足够的地表覆盖和分辨率可以决定可靠的全球趋势和区域气候模式。 4、观测精度要比大气的垂直变化更细，这样就可以清楚的确认气候变率和 变化

不同观测系统和数据库获取的1979-2003 年期间对流层（左）和平流层（右）温度的线性变化趋势有明显差异。

不同类型的 同时代的无 线电探空仪 的温度和湿 度也存在偏 差。

随着温度的增加水汽含量增加，导致了温室效应增加和温度的进一步上升。值得注意的是，最大的反馈出现在热带地区对流层上部。

GPS数据（上）、ECMWF（中）和NECP/ NCAR再分析数据（下）的双层对流层的频率。NCEP/ NCAR数据的较差的垂直分辨率给出了对流层内不正确的图形，这说明了需要高精度的垂直分辨率来确定对流层的特征。

四、全球常规探空网现状与发展趋势

探空资料非常重要，最长的高空观测记录是通过在全球观测网络每天施放无线电探空仪获取的，这些探空仪提供了自20世纪30年代以来的高空气象变量的数据库

全球站网现状 GCOS探空站 161 全球资料交换探空站 794 国内探空站 650

全球GCOS站分布图

全球高空探测站分布图

不同的探空仪系统分布

全球高空探测系统技术体制现状 GPS测风-探空系统 -南美、非洲、大洋洲、东南亚和部分欧洲地区国家 雷达测风-探空系统 -中国和前苏联国家

全球高空探测系统技术体制现状 罗兰导航测风-探空系统 -欧洲、加拿大和韩国等 无线电经纬仪测风-探空系统 -美国、印度、日本和部分 东南亚国家

探空国际比对 2005年2月，WMO组织在毛里求斯举行了国际性的探空仪对比试验。 2010年，将在中国举办高精度电子探空仪国际比对。

4、温度传感器的体积非常小，有效避免辐射影响。 参加对比的探空系统代表了全球最新的探空系统，这些系统有共同的特点 1、系统体积小，重量轻。 2、采用GPS技术进行卫星导航测风。 3、采用400--406MHz频段，属于调频体制。 4、温度传感器的体积非常小，有效避免辐射影响。

中国正在开展国产GPS探空系统对比试验

无人探空系统 中国正在研制中，2010年可以开展试验。 安装在意大利的自动探空系统 芬兰生产的自动探空系统

全球探空站改革调整

Benchmark Network（指标探空） 对高空大气的各种参数进行非常精确的观测，是基准探空网的核心。但就目前的技术和标准而言，还是一个概念性的东西。

Upper Air Reference Network（基准探空） 提供长期高质量的气候记录；校准和检验包括卫星在内的其他遥感探测数据质量；提供更大的范围的大气变量。重点开展观测的项目有：高空温度、水汽、风速和风向、云、地球辐射收支和痕量气体浓度的变化。

GCOS Upper Air Network（GCOS探空） 以现有站点和观测项目为基础，提高探测精度，同时考虑与GAW 结合，开展气溶胶等大气成分观测。

Comprehensive Observing Network （综合探空） 除了以上探空外，进行空间密度更高的观测的探空站网，监测大尺度和区域尺度气候变化和变动。

第二部分 我国高空气象探测业务现状及发展 44

常规高空气象探测站网情况 常规高空探测站120个（另有小球测风站6个） 1个GCOS探空基准站（锡林浩特） 87个站参加全球资料交换 26个站(省会城市)进行01时的单测风观测 2个站只进行单测风观测（卢氏、乐亭）

常规高空气象探测站网分布

1、地面系统 主动测风 被动接收 2、探空气球 3、探空仪 温度 湿度 气压 （风）

测风设备发展历程 1. 光学经纬仪 2. 导航系统：欧密茄----罗兰C----GPS 3

各种测风设备的特点 1、光学经纬仪 观测仪器 基础 造价低 难于实现自动化 2、地面导航系统 被动式 设备简单(没有发射和复杂的侍 服系统) 不能独立形成体系 3、雷达系统 主动式 设备相对复杂(发射和侍服系统) 可以独立形成系统

探空仪系统发展历程： 芬兰探空仪（RS-80前身） 49型探空仪（仿制前苏联探空仪） 59型探空仪 C波段电子探空仪（高度反算气压） L波段电子探空仪

机械式探空仪 电子探空仪传感器

机械式探空仪传感器 温度（双金属片）： 根据传感器随温度变化的曲率测定温度。 气压（空盒）： 将空盒抽成真空，根据气压的变化测量期纵向位移。 湿度（肠衣）： 和毛发是一个原理，脱脂后形成孔穴，湿度增大，也是形成纵向位移。

存在的问题： 探测精度低 滞后系数大肠衣 0度 20秒

电子探空仪传感器 温度：热敏电阻 热敏电容 湿度：湿敏电阻 湿敏电容 气压：硅晶体 电容膜盒

基本原理: 探空仪的测量采集器由振荡电路形成，由阻容和其他器件组成槽路，压、温、湿传感器置于其中,空间压、温、湿变化引起传感器阻抗变化，槽路电参数随之变化，测量电参数值变化，从而得到要素值的变化。 未来的发展趋势：微电路传感器

随着国家大气监测自动化一期工程的启动，经过初期调研、研究设计、样机生产、业务化考核等阶段，2002年1月1日，我国第一台L 波段高空气象探测系统在北京观象台投入业务试运行，迈开了我国新一代高空气象探测体系建设的第一步，我国新一代高空气象探测系统建设自此步入实质性推进阶段。 到2009年底，将建成117个台站。

L波段高空气象探测系统建站初期，首先组织了对拟建站址的站址环境勘查，调查内容包括观测环境、当地气候变化情况、基础设施情况等，形成了上百万字的勘查报告和繁浩的勘测数据，大部分台站的观测环境情况还制作成多媒体，为系统布局提供了科学的基础数据。

台站遮挡物与历史记录分析软件

L波段高空气象探测系统软件

编写各种技术标准、观测规范 《L波段探空系统建设指南和要求》 《L波段探测系统出厂验收规定》 《L波段探测系统业务验收规定》 《常规高空气象观测业务规范》 《L波段高空气象探测业务手册》 《L波段高空气象探测系统常见技术问题综合解答》 《L波段探空系统维护维修手册》等

L波段探空系统业务培训

探空仪基测箱的业务培训

L波段基数据处理系统

全国高空报文质量监控和评估系统

第三部分 我国高空气象探测技术发展及现状 67

一、从天气角度的技术评估

项目 59-701系统 L波段系统 资料采样 时间间隔 10秒 1.2秒 垂直分辨 率 40米 8米 测距精度 80米 20米 侧角精度 0.15℃ 0.08℃ 测温范围 -75～+40℃，不考虑误差可外延至-85℃ -90～50℃

项目 59-701系统 L波段系统 测温精度 2℃ 0.3℃ 测压范围 1050～10hpa， 不考虑误差可外 延至 5hpa 1060～5hpa 测压精度 10hpa 2hPa(500hpa以上) 1hPa(500hpa以下) 测湿范围 15～100%，不考 虑误差可外延至5% 0～100% 测湿精度 10% 5%（-25℃以上） 10%（-25℃以下）

分析方案 两个系统100hpa等压面高度比较，以及两个系统30 hpa等压面高度比较，考查两套系统观测数据的一致性，以及系统稳定性。

分析方案 在以上基础上，分别取08时与20时数据单独分析，去除早晚温度变化影响。 采取12小时与24小时差比较，分析天气变化对于系统的影响。

多站平均值对比 两条曲线拟合 程度较好，说 明两个系统的 数据趋于一致。

多站高度偏差对比 可以看出L 波段系统在各个站点其探测数据的偏差均小于59-701系统探测数据的偏差，说明L 波段系统本身的数据一致性好于59-701系统。

单站对比 一是两条曲线总体趋向一致，说明两个系统反映了相同的天气变化情况。二是两条曲线比较接近，说明L波段对59-701 有比较好的连续性，设备换型不会给资料的使用带来明显的断层或跳跃。三是L 波段曲线比较平滑，说明L 波段系统的探空资料离散性小于59-701系统，偶然误差减小。

12小时差对比 其一，两条曲线趋向一致且都围绕0点轴上下震动，说明了L波段与59-701系统总体上的一致性。其二，L波段系统曲线的振幅远远小于59-701系统曲线的振幅，说明L波段系统探空数据比59-701系统探空数据离散性更小、可靠性更高

L波段系统与初估场曲线拟合程度比较好，而59-701系统偏离较大。

L 波段系统比59-701系统具有更好的数据一致性，L 波段系统的探空数据比59 -701系统的探空数据更加准确。

从整体上看，L 波段高空气象探测系统与59-701高空气象探测系统的平均偏差比较接近，说明设备换型没有给资料的使用带来断层或跳跃。

L波段高空气象探测系统在100hPa 高度的平均偏差为负，日本为正。说明与ECMWF初估场相比，L波段偏低，日本偏高。

在100-30hPa厚度平均偏差方面，L波段高空气象探测系统略差于日本。

L波段GTS型探空仪与初估场的平均偏差与日本MEISEI探空仪情况基本相近，RS92探空仪则相对偏高。

RS92探空仪和MEISEI探空仪的一致较好，L波段GTS型探空仪的一致性情况略差。

气压分层 气压(hPa) 温度(℃) 湿度(%) 相对系统差 合成方差 RS92方差 L波段方差 地面-850hPa -1.17 0.92 0.27 0.88 0.30 0.26 0.24 0.10 -8.97 8.58 1.68 8.42 850-700hPa -1.33 0.79 0.25 0.75 0.20 0.17 -8.68 11.67 1.15 11.62 700-500hPa -1.36 0.66 0.21 0.63 0.19 0.32 0.07 0.31 -6.04 4.93 1.00 4.82 500-300hPa -1.12 0.54 0.52 0.23 0.22 -10.17 7.00 0.90 6.94 300-200hPa -0.86 0.45 0.13 0.43 0.08 -2.21 12.96 12.93 200-100hPa -0.88 0.47 0.09 0.12 7.85 6.22 6.20 100-50hPa -0.91 0.44 0.03 0.34 0.33 7.12 5.37 0.69 5.33 50-20hPa -0.97 -0.07 0.57 0.14 0.55 6.57 5.72 0.99 5.64 ≤20hPa -1.03 0.35 -0.24 0.67 3.57 3.65 0.05 平均值 -1.07 0.59 0.11 0.38 -1.22 7.92 0.96 7.86

1、L 波段电子探空仪气压值一直比RS92探 空仪偏低，系统差绝对值在低层要高于 高层，而标准偏差随高度呈递减趋势。 2、温度传感器时间常数大，变化滞后于 RS92探空仪。 3、湿度传感器变化幅度小，出现高湿上不 去的现象，湿度测量的整体离散度都偏 大。

风速 （风速分档） 相对系统差 合成方差 RS92方差 L波段方差 0-5m/s(风速) 0.3 1.33 0.08 5-10m/s (风速) -0.36 1.67 0.09 10-15m/s -0.94 2.02 0.21 2.01 15-20m/s -0.48 2.43 0.14 2.42 >20m/s(风速) -0.33 1.48 0.06

风向 （风速分档） 相对系统差 合成方差 RS92方差 L波段方差 0-5m/s(风速) -1.43 39.15 4.88 38.84 5-10m/s (风速) -1.2 16.7 0.84 16.68 10-15m/s -1.15 14.22 0.77 14.2 15-20m/s -0.83 13.03 0.47 13.02 >20m/s(风速) 0.76 2.73 0.25 2.71

1、风速系统误差受风速影响较小， 未表现出明显变化。 2、风向随风速增大而变小。 3、总体上风向系统差均为负值，这 表明雷达测风滞后于RS92探空仪 测风。

湿度测量精度低，测量值偏低。 目前湿度传感器在湿度大的情况下，特别是在过饱和状态下，恢复时间长，甚至会出现导通失效的情况。

L波段电子探空仪的气压精度指标在500hPa高度以下为2hPa，500hPa以上直到10hPa为1hPa。1hPa测压误差在35km高度会引起1000米左右的高度定位误差。从而使提供的5hPa规定等压面的温度记录由于位置差了1000米而出现很大的偏差。

总的评估结论 L 波段探空系统总体性能优于原来业务使用的59-701探空系统，由机械探空仪转为电子探空仪，探测数据垂直密度增加，数据的精度与可靠性提高

与国外探空系统相比，L 波段高空气象探测系统资料达到日本高空气象探测系统探测水平；L 波段探空仪温度探测有较大的改进，已达到北美区域探空仪的水平，L 波段高空气象探测系统矢量风误差也有较大的改进，好于北美区域探空仪的水平；L 波段探空仪与RS92探空仪资料趋势一致，但是在探测精度方面还存在一定差距。

缺点在于由于地面系统采用调幅体制，占用频率较宽；探空仪湿度探测误差较大，传感器国产化程度不高，主要的气压部件还依赖进口。

二、与高空气候观测需求的差距分析

探测仪器选择 要选择高精度的探空仪，同时要进行温度传感器的辐射订正，要同时进行气压测高和GPS/ 雷达测高，还要配备地基GPS水汽监测系统。 WMO 建议使用经过国际对比公认的高质量探空仪中国、印度和俄罗斯的探空仪要通过开展区域对比认可后，与国际高质量探空仪相衔接。

2005年,GCOS秘书处经过对我国8个GCOS探空站业务质量的监视、评估，确认满足GCOS探空基本要求，发给了确认证书。 使用1600克探空气球，探测高度达到5hPa，基本满足GCOS 探空的目标要求。 由于采用硅压传感器，根据欧洲中心数据对比分析，100hPa的位势高度误差大约在40米左右，达到GCOS最低要求（80米）。 测风精度在风速20m/s以下时，达到GCOS最低要求。

要求 项目 探测高度 探测精度 MRQs 我国 现状 我国电 子探空 仪 Vaisala公司 RS92探空仪 温度 ℃ 100hPa 0.2 TRQs 我国 现状 我国电 子探空 仪 Vaisala公司 RS92探空仪 温度 ℃ 100hPa 5hPa 0.2 0.1 0.3 0.15 湿度 对流层 2% 1% 5% 风向风速 风速 2m/s 1m/s 1-4m/s 位势高度 80m 10m 大约 40m 小于20m

探空仪探测精度的差距 尽管使用L波段电子探空仪，但温度探测精度（0.3）还满足不了GCOS的最低要求（0.2）。另外，10hPa 以上的温度测量的辐射订正需要进一步订正。 湿度探测精度（5% ）差距较大，不能满足GCOS的最低要求（2%） 气压传感器测量有效范围只能到10hPa ,精度还有待提高，从而使位势高度误差进一步减小

测风精度的差距 由于使用雷达测风技术体制，而L波段测风雷达的测风精度为 ：在风速小于10m/s时，测风精度为1m/s；当风速大于10m/s时，测风精度为风速的10%，显然还满足不了GCOS的最低要求（2m/s）。

三、L波段探空系统传感器分析

传感器工作环境要求 温度环境：-90～50℃ 气压环境：1060～5hpa 湿度环境：0～100%，出入云等连续高湿与低湿剧烈变化

L波段探空系统温度传感器分析 温度传感器体积小， 结构简单，安装要求低， 测量范围涵盖大气温度 范围，采用GPW2型棒状 热敏电阻，测量范围在50℃~-90℃之 内，短波反射率优于93%，是一种比 较理想的传感器。

L波段探空系统气压传感器分析 气压传感器结构比较 复杂，受影响的因素也比 较多，采用24PC型硅阻固 态压力膜盒式；其测量精度受零点温度 漂移、灵敏度温度漂移、线性误差、重 复性误差、迟滞误差、机械迟滞、温度 迟滞等多因素的影响，需要进行全量程 的温度补偿。

L波段探空系统湿度传感器分析 湿度传感器安装环境和操作要求高。采用XGH-02型高分子湿敏电阻，电阻变化除了主要受相对湿度影响外，还有一定的温度系数，探测过程中需要通过公式进行温度修正，才能保 证探空仪升空过程中全量程 的测湿精度。

传感器发展 温度传感器 湿度传感器 气压传感器 59式机械探空仪 双金属片 经过处理的牛肠衣 双金属空盒 GTS电子探空仪 棒状热敏 电阻 高分子湿敏电阻 硅阻固态压力膜盒式 RS92探空仪 珠状热敏 高分子膜湿敏电容 电桥式硅 压阻

温度传感器未来发展 采用珠状或者细金属丝传感器，缩小体积，缩短时滞，提高反应速度和探测精度 深入研究辐射正算法，对于温度传感器表面涂层进行研究。

湿度传感器未来发展 采用高分子膜的湿敏电容传感器，提高反应速度，减少人为操作影响； 从软件上订正反应时间滞后问题，可以考虑采取双湿度传感器轮流加热方法来提高湿度传感器的反应速度。

气压传感器未来发展 采取电桥式的硅压阻气压传感器， 去除温度系数； 提高气压传感器的测量精度。 考虑采用反算气压业务适用性。

南京大桥厂新型L波段电子探空仪 传感器：温度-热敏电阻、气压-电容膜盒、湿度-湿敏电容

四、L波段探空系统算法分析

RS92探空仪评估结果 RS92探空仪探测要素整体精度高，一致性好，未出现明显粗大值，稳定性好。 气压 hPa 温度℃ 湿度% 风向° 风速 m/s 锡林 浩特 0.17 0.14 0.96 2.61 0.12 阳江 0.11 1.47 2.51 0.26 RS92探空仪探测要素整体精度高，一致性好，未出现明显粗大值，稳定性好。

RS92探空仪评估结果 但是从实际施放结果来看，除了硬件质量高外， RS92探空仪还采取了软件订正： 湿度实际探测时，有超过100%的现象，但是经过后台数据处理，控制到100%。 位势高度在低层虽然使用的气象要素计算，但是在高层可能综合使用了GPS高度计算与气象要素计算方法。

业务等压面计算位势高度与秒数据计算位势高度比较

L波段探空仪用RS92探空仪探测要素分别替代后计算位势高度与RS92探空仪位势高度差值

1、两者在总体趋势上大体一致，业务计算位势高度波动性较大，而秒数据计算位势高度则表现得更为平滑，在50 hPa以上秒数据计算位势高度要大于业务计算位势高度，其差值随高度而迅速增大。

2、以气压替换后位势高度改善最为明显，全程范围内都能保持在100gpm差值范围内，温度与湿度替换后效果不明显，在位势高度计算中气压应该是主要因子。 3、改善位势高度计算结果的重点是提高气压传感器的测量精度。

风速 比较GPS 相对标准差 相对系统差 X1 X2 X3 1min平滑 0.84 1.01 1.00 -0.18 -0.07 0.02 30s平滑 0.77 0.94 -0.17 0.08 -0.08 10s平滑 1.80 1.96 2.14 0.09 0.30 0.38 L波段 2.00 1.73 1.87 -0.26 -0.14

风向 比较GPS 相对标准差 相对系统差 X1 X2 X3 1min平滑 7.80 7.83 6.31 -0.08 0.15 0.91 30s平滑 28.78 9.49 6.54 -4.64 0.54 2.22 10s平滑 33.04 15.64 22.75 -5.82 0.55 -3.00 L波段 14.59 9.77 10.15 0.47 0.53 2.27

1、矢量算法1分钟平滑较好，与GPS测风一致性好，风的误差最好时可以减小1倍。 2、在误差分析方面，不仅要注重硬件分析，软件算法引起的误差也不可忽视。

辐射误差分析 200hPa以上温度系统误差

第四部分 高空气象探测未来展望 122

预报与观测的关系 改进预报是大气观测的主要目的之一，而观测的可实现性限制了预报的提高，这也是一个历史性的难题；观测的改进为预报的改进提供了基础条件，但是观测的改进并不一定带来预报的明显改进，观测对预报的贡献依赖于观测的要素、位置、时间、天气形势等多方面的因素，改进观测的代价一般十分昂贵，必须充分考虑取得的效益。

因此要由观测决定预报转到由预报指引观测的理念，推进观测与预报的互动，国际上正在开展THORPEX计划，通过适应性加密观测试验，确定观测对于数值预报的敏感区，进而有目的地改进观测系统。

未来探空体制设想 完成L波段探空系统建设，统一设备型 号，稳定基 本业务。 在国产 GPS探空系统基础上，发展中国 北斗的国产GNSS探空系统，保障气象探 空的安全与稳定。 提高传感器探测精度，实现国产化。 研制探空自动放球系统，减轻艰苦地区 工作强度。

高空探测的仪器并不都是在高空大气中进行直接测量的，其测量方式多种多样，各种测风雷达、无线电经纬仪、激光雷达、微波辐射计、风廓线雷达及其地基、空基遥感和导航卫星信号反演大气参数的技术发展迅速，大大扩展了高空探测的领域。

未来技术发展趋势 主动遥感技术将会得到进一步应用 风廓线雷达、激光雷达 移动观测也将成为未来气象业务的发展方向 飞机 高空探测将由对流层向平流层发展 气象火箭 卫星探测将会进一步加强 主动星载雷达、GPS/MET水汽观测

完善现有GPS/MET监测网 全天候获取高时空分辨率高精度的水汽资料

建立风廓线雷达网 对流层I型风廓线仪 对流层II型风廓线仪 边界层上空风和温度等要素垂直廓线分布 对流层上空风和温度等要素垂直廓线分布

开展激光雷达业务 大气边界层结构和时间演变特征 大气气溶胶消光系数垂直廓线和时间演变 云高度及多层云结构、大气能见度 AD-NET激光雷达站点分布图 大气边界层结构和时间演变特征 大气气溶胶消光系数垂直廓线和时间演变 云高度及多层云结构、大气能见度

建立气象探空火箭试验基地 研究平流层和对流层的相互耦合作用 研究平流层大气结构 建立平流层大气模式，评价平流层大气环境 Arcas 气象火箭探测系统工作过程 研究平流层和对流层的相互耦合作用 研究平流层大气结构 建立平流层大气模式，评价平流层大气环境

发展飞机气象探测 有人飞机气象探测 无人飞机气象探测

综合气象观测系统

观测目标与观测方法 范围：地面、对流层（顶）、平流层 要素：温度、水汽、气压、风、痕量 气体 方法：常规探空、臭氧探空、风廓线 仪、GPS/MET水汽、 AMDAR、火 箭探空、激光雷达等

地面-35公里，以常规气象探空为主 利用AMDAR资料弥补常规探空观测时空密度不足 利用风廓线雷达、GPS/MET水汽监测可以全天候运行的特点，实现风与水汽时空密度上的加密观测 以无人飞机开展应急移动观测 在常规温压湿风的基础上，增加臭氧探空，监测臭氧变化趋势

30公里-200公里，发展气象火箭探空，进行平流层观测 探空火箭具有比探空气球飞得高、比低轨道运行的人造地球卫星飞得低，是填补高空气球和人造卫星直接探测不到的空白高度的最有效手段。 取得平流层观测资料，建立我国高层大气模式，研究对流层与平流层之间的物质交换和能量交换，为数值模式提供改进依据，以及模式计算结果的验证。

建立一个综合气象观测体系

多源数据集成产品

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