北斗作爲國家核心的空間基礎設施,在很多領域發揮着重要作用。今天我們就來聊聊北斗在氣象探測領域的應用。進入20世紀90年代以來,人們逐步開始利用衛星導航理論和技術來遙感地球大氣(主要利用美國的GPS)。例如多路徑效應是衛星導航定位的一種噪音,至今仍是高精度衛星導航定位中一個很不容易解決的“干擾”,但人們從大氣對衛星導航信號延遲的噪聲處理的逆向思考,發展出了利用衛星導航信號測定大氣水汽含量及溫度的一種新手段,從而爲更好地監測惡劣天氣和氣候變化提供了新的技術支持。

目前,衛星導航氣象探測被認爲是全球綜合高空觀測的重要手段並被廣泛應用於如下領域:

1、對流層低層的水汽探測,用於強對流天氣和降雨的短期預報,水汽的全球氣候學、水汽循環研究;

2、在數值模式中直接同化應用偏轉角或折射率資料,用於業務數據值天氣預報、氣候研究的再分析;

3、對流層高層的高分辨率的溫度廓線,用於對流層頂研究、平流層/對流層交換、平流層臭氧、高層鋒面研究、火山效應、氣候變率和氣候變化的研究;

4、高層等壓面的位勢高度計算,用於氣候研究;

5、通過地轉/梯度風關係估計高緯度地區風,用於航空工業;

6、其他遙感系統的相互比較、檢定、初值,用於微波探測單元、地球靜止業務環境衛星(GOES)、泰羅斯業務垂直探測器(TOVS)、EOS;

7、電離層電子密度剖面:電離層研究、空間天氣(Space Weather)、通信工業;

8、代替雷達定位探空儀器,測量高空風。

隨着我國北斗系統的建成和完善,利用北斗系統爲氣象探測提供服務成爲首選。與GPS相比,北斗探空系統不僅能夠得到探空火箭和氣球的軌跡信息,還能利用北斗的短報文功能進行探空火箭和地面間的通信,並有效降低了探空火箭的發射成本,提高了發射的便利性。

北斗探空系統由地面系統和探空儀組成,系統利用北斗對探測儀進行位置測量,並通過遙測裝置將位置、溫度、溼度、風速、風向、氣壓等氣象數據傳送給地面站。其地面系統主要包括接收天線、接收機等設備,用於實時接收和處理探空儀探測到的氣象信息。

北斗探空系統應用領域廣泛、發展前景廣闊,除常規氣象預報外,還可以用於海洋氣候研究、高空氣象探測等,也是海監船、遠洋科考船等出海工作的必備設備。

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