新年第一天的早晨，4个一东谈主多高的气球离别从河源、清远、阳江、汕头的现象不雅测站高潮，带着探空仪去到3万多米高空。新年第一飞，象征着广东的现象高空探伤业务，在天下最初全面转入北斗探空形态。

我国从19世纪启动开展高空现象不雅测业务。如今，它不仅为现象预告员提供大地到高空的垂直现象不雅测数据，也为公共现象商讨提供数据交换。

高空探伤起到什么作用？

早上外出前，翻开手机APP看天气预告是许多东谈主的俗例。但你是否思过，天气预告是奈何来的？

天气预告的变成需要数据撑执，尤其是高空大气的温度、气压、湿度、风向、风速等基础府上。为取得这些数据，高空探伤应时而生。

现象上说的高空探伤，频繁指诈欺现象气球佩戴探空仪，在飞升的流程中，探伤网罗周围环境的现象数据，并将其传输至大地，大地东谈主员经过商酌整理，得到上空现象身分的垂直踱步情况，最终用于天气预告、自在分析、科学商讨等。

一些泰西国度在18世纪就启动进行高空现象探伤——东谈主们先后用风筝、载东谈主气球佩戴仪器等形势进行高空现象身分探伤的磨砺。我国则是从19世纪启动开展高空现象不雅测业务。

而当代探空始于20世纪初，跟着无线电、现象卫星和大气遥感工夫等的发展，东谈主们逐渐齐全了全天候、公共性的高空现象探伤，也径直激动了当代大气科学的产生。

“现时作念现象高空探伤，一方面是为现象预告员提供大地到高空的垂直现象不雅测数据，另一方面也为公共现象商讨提供数据交换。”省现象局现象数据中心工程师徐黄飞先容，世界现象组织要求公共必须在相通时间（海外依次时每天0时和12时前一小时内）施放气球，对应到我国，便规定天下探空站在每天7时15分和19时15分施放。“公共齐归拢时段不雅测，数据才有可比性，也便捷探空府上的公共交互。”徐黄飞说。

因此你不错思象，黎明、傍晚，气球从世界各地的探空站飞向3万米的高空，感知着太空的“呼吸”。

北斗探空系统有何所长？

“探空仪经过查验没问题，缔造状态也反映到北斗探空系统了，不错开释。”黎明，在清远现象不雅测站，高档工程师董福镇用绳索将探空仪与氢气球连在一齐。7时15分，他放开手，气球迎着阳光直冲而上。

在此前的高空探伤中，雷达是列国使用频率最高的缔造。以广东为例，近20年均遴选L波段探空系统进行不雅测，通过大地的雷达对气球追踪定位，终末接收探空数据。

但这种探空形势有个很大的局限：只可点对点接收，即一台雷达只可接收一个探空仪的数据。因此，一朝遇上大风等恶劣天气，容易出现丢球情况，导致探空失败。

而且跟着天气预告业务发展，每天2次取得的探空府上，当时空分辨率已难以知足精致化预告和业绩的要求，需要加特务测。另外，高空探伤的探空气球不回收，开释本钱也较高。

怎么培育高空探伤的得胜率和后果，并尽可能量入为出本钱？北斗探空系统，即是破局之法。

从2017年启动，中国现象局牵头组织开展新式北斗智能探空系统的原型研制。到2022年8月8日，在中国现象局的部署下，清远开释了第一个北斗探空磨砺球，拉开了北斗探空系统在广东的落地磨砺的序幕。

这一系统由探空站、接收站、台站业绩器、省级业绩器和国度级业绩器构成，探空仪不雅测数据发还大地，大地接收站收到数据后，通过台站业绩器将数据进行互联网加密后发到国度级业绩器，国度级业绩器再将数据处理后传输给省级业绩器。

这一流程中，高空数据的接收齐全从“点对点”转为“点对面”。

“北斗探空遴选组网不雅测形势，探空仪在天上的时候，除了开释地，其他场所的接收站也不错接收数据。”徐黄飞先容。以清远探空站为例，记者从监测屏看到，气球在出动的流程中，韶关、连州、郁南等地的接收站均收到探空仪的数据。因此，即负气球飞出清远站的接收范围，广东其他的大地接收站也能收到数据并上传。

“现时，广东建了13个大地接收点，每个的接收范围约150—200公里，基本袒护全省，本年还将再建7个接收点。”徐黄飞先容。

而且，我国也正逐渐成为气球高空现象不雅测业务大国。天下已有120个高空站，占公共总量6%，其中公共府上交换站89个，提交了占比公共分享府上的10%傍边。

同期，芯片保证了现象数据的准确性。

在探空仪中，安设了我国首颗探空专用SoC北斗芯片，中国现象局将其定名为“春分1号”。这一芯片包含118类依次函数的设备包，齐全数据处理的集成化和依次化，水平、垂直定位的精度达到0.8米、1.3米，与海外主流探空芯片（UBLOX_G7020）的0.7米、1.5米比拟，险些莫得差距。

“广东北斗探空磨砺数据标明，北斗探空系统数据踏实可靠，数据质地达到世界现象组织（WMO）探空数据最高看法要求，其中测风舛讹由L波段探空系统的3米/秒培育到0.3米/秒。”徐黄飞示意。

平漂不雅测形态镌汰本钱

“外部气球成功爆炸，里面气球延伸，启动过问平漂探伤阶段。”董福镇盯着监控屏，到达高空3万米傍边后，气球已穿过对流层到达平流层，“这一段气流稳重，气球将平漂5.5小时傍边，终末再下落。”

传统的单球形态下，气球带着探空仪以5—6m/s的速率高潮，当气球爆炸后，不雅测任务便扫尾。这一流程中，只消高潮段数据会被保存，着落段则因速率太快导致不雅测数据不结合，莫得价值。

但北斗探空系统不错齐全平漂不雅测形态，即一次开释齐全“高潮、平漂、着落”3次不雅测，这是省钱诀要。

平漂形态使用的是“双模气球”，即双层气球，并佩戴探空仪、熔断器、降落伞进行高空现象不雅测。双模气球高潮到平流层后，外面的气球会炸开，里面的球保留住来，随后链接佩戴探空仪等缔造在平流层不雅测。而后到达指定时辰后，熔断器会将绳索堵截，随后由降落伞带着探空仪启动着落段垂直不雅测。

“这个流程中，会在1.5小时傍边从对流层过问平流层，随后在平流层平漂5.5小时，终末耗时1.2小时傍边着落。”徐黄飞先容，以这一形态，高潮、平漂、着落流程中的不雅测数据齐会保留，“也就是飞一次得到3段数据，比拟传统单球形态更省钱。”

但要让这个流程成功进行，需攻克许多不毛。

比喻气球在高潮的流程中，便靠近着天气情状、气温、气压等诸多锻真金不怕火。“当遇到下雨天时，充气就要比时常更足一些，才能达到高潮速率；而且，气球也要挑升定制，必须防冻，因为在3万米高空，气温低于-70℃。”徐黄飞说，而况由于探空仪需要在平流层链接平漂，因此还用泡沫盒进行外层包裹，尽量给探伤仪器保温。再比如，还要处理如安在理思高度齐全熔断、怎么搪塞飞鸟影响、怎么保证里面气球不破等不毛。

因此，从2022年到2023年底的这段时辰，广东4个探空站便执续进行着这一系列的磨砺，让气球、探空仪安妥广东的自在条目。同期，测试北斗探空系统的举座业务运行才略，包括探空仪性能、接收机性能、基测箱性能、集成欺压器性能、配套的台站软件等，最终广东才得以齐全业务切换。

“北斗探空系统是一次紧要的高空不雅测编削。”徐黄飞说，系统的数据准确性比拟L波段探空系统有了较大提高，尤其是在风向和风速不雅测的准确性上。

如今，广东现象部门已将北斗探空府上常态化应用于现象预告、数值预告、卫星遥感等范畴。比喻在2023年7月27日早上8时，省现象局针对台风“杜苏芮”开展天气会商，而北斗探空系统在台风登陆前24小时，就为会商提供了精确的数据撑执。将来，广东还操办在海上石油平台、海岛等区域布设中继接收站，拓宽探伤范围，弥补海上高空探伤的空缺。

放眼公共，北斗探空系统也写入世界现象组织工夫委员会高档别商酌意见文献。广东在天下最初全面启动的北斗导航探空业务，为公共现象探空发展提供了中国决策，并将于2025年在天下完成实行应用。“咱们的现象探空工夫还是置身世界先进水平，将来北斗探空系统还将进一步优化完善。”广东省现象局监测集中处副处长赵晓利说。

北斗探空系统已成防灾减灾利器

早上6时30分，天气微冷。河源国度高空现象不雅测站工程师马佩强，已启动检测北斗探空系统的探空仪，另有又名职责主谈主员正充灌氢气球。

待到7时15分，带着探空仪的气球准时施放。气球高潮流程中，仪器及时取得气球位置的温度、气压、湿度、风向、风速等现象身分，及时传向大地接收缔造，并同步上传至国度级云霄中心平台。

7时34分4秒，平台已生成第一份数据居品，最终将供天下天气估量平台使用。

“高空大气探伤职责就相称于给大气作念了一次CT。”马佩强说，所有站点在合伙时刻开释，同步对大气作念监测、扫描。

河源此次进行的是单球不雅测形态，要是遇到台风、暴雨等很是天气需要加密不雅测时，北斗探空系统的平漂探空才略就有“用武之地”，齐全一次放球就能取得高潮、平漂、着落三个阶段的数据。

“这项功能，突破了上百年的高空不雅测形态。”马佩强说，与上一代探空仪器——雷达探空仪比拟，北斗探空系统在数据传输、监测精度上有很大培育。

在精度方面，北斗探空系统卫星定位比雷达愈加精确，风向、风速的监测精度比昔日更高。“雷达探空仪只可从一个面上上前探伤，没法钻到大气里面作念探伤，而探空气球则是深切大气里面，这是最径直的探伤技巧。”马佩强先容，尤其是北斗探空系统启用以后，北斗探空系统平漂探伤形势在公共是唯一无二的，其他国度还莫得作念这类大范畴的应用。

而今，北斗探空系统已成为河源防灾减灾的利器。

河源位于广东省东北部、东江中上游，属于亚热带季风自在，降水充沛，降水纠合在汛期，且存在时空踱步不均、洪涝干旱常发等特征。2005年6月18日，河源遭逢百年一遇特大暴雨。据现象部门统计，强降水流程各地最大降雨水量达989毫米，日最大降水量达286.3毫米，是河源市有现象纪录以来的历史第二个日最大降水量。

北斗探空站启用后，当地现象部门基于高分辨率北斗探空数据，研制出用于天气预告、数值预告的高质地数据集，最终提高天气预告的准确率，为河源防灾减灾、齐全高质地发展作念好现象业绩。

文/张子俊 黄敏立 王天巍 陈盈

裁剪/倪家宁开云kaiyun