气象科技管理信息系统

气象科技管理信息系统

当前位置:首页 / 科技成果 / 成果展示 / 正文阅读

行业专项成果综述-平流层气象探空观测系统研制及试验

发布者:张岳   来源:   发布时间:2018/11/2 16:38:58   标签:   浏览次数:3601

项目编号GYHY201506020

研究周期2015年1月 至 2017年12月

国拨经费342万元

项目负责人】肖迪娥

项目骨干成员谌志鹏、黄丹丹、郭启云、潘显智、张雅妮、彭明哲、许沛、魏建波、张健、杨忠全、刘月新、肖媚

项目承担单位中国化工株洲橡胶研究设计院有限公司

项目协作单位】南京大桥机器有限公司、中国气象局气象探测中心

主要研究成果

本项目成果为平流层气象探空观测系统,其中包括平流层气象气球、平流层探空仪与地面接收设备、系统放球软件及数据处理软件。

平流层气象气球研制选用离子沉积法工艺技术,通过主体材料天然胶乳与合成胶乳共混改性提升球皮耐候性,应用低凝固点耐寒体系改善球皮低温性能,优选耐臭氧、耐紫外线老化功能强的防老体系以及采用纳米增强技术等技术手段提升了球皮的力学拉伸性能、低温性能及老化性能,通过大规格气球成型技术、施放技术攻克,解决了平流层气象气球在临近真空状态下难以保持持续向上飞行、施放时充气受场所限制、施放出手困难、低空升速慢等难题,气球升空高度可达45km,施放可在现有台站现有基础条件下进行,操作便捷可靠。

平流层探空仪采用气压传感器与GPS/北斗定位相结合的方法。3km以下高空在现行观测体制上直接测量气压,3km以上高空采取高度反算气压,通过气压无缝整合算法研究实现了气压传感器测量和高度反算气压无缝融合。探空仪的温度测量通过改进硬件设计、工艺设计和制定高空辐射订正算法实现了温度的准确测量。地面接收设备采用目前技术上较为成熟的GPS/北斗地面数据接收系统,采取全向与定向混合体制。

系统软件采用较先进的计算机语言,配合气象气球、平流层探空仪、地面接收设备有效实现对平流层的气象观测。系统软件主要包括监控部分、数据处理部分、一次气象产品、二次气象产品及联网等组成。系统软件设计针对系统的数据接口引擎,以便能可靠读取北斗/GPS系统数据。研制平流层的温度辐射订正方法、气象要素数据的拟合方法以及数据质量控制方法,使软件能自动处理在各种天气条件下的所发生的特殊情况。

目前,全球已实现的可进行45km高度以上探测的手段主要仍是依靠发射气象火箭。除气象火箭外,美国有报道研制的7000g氯丁胶乳气球升空高度有达到50km的试验结果,但有效率极低。此外,日本研制的聚乙烯超薄气球升空高度有达到53.7km的报道,费用高昂、施放难度大、场地要求高,仅用于科学研究。本项目成果的创新性在于通过对平流层气象气球、平流层探空仪以及系统软件的研制,实现了在国内外首次采用天然胶乳气球携带探空仪升空至45km进行高空气象探测。

常规高空气象观测范围受载体所限,国内的全球气候高空观测站只能观测到地面到35km左右的垂直范围内,极大地限制了35km以上数据的获取,平流层以上40~60km范围内更是探测资料空白区,无法建立真实大气模型。本项目研制成果可将现有CCOS站、GCOS站气象探空高度由30km、35km提升至45km,有效弥补了35km~45km高度区间的探测盲区,成果可满足世界气象组织建设高空基准站(GRUAN)对观测高度、观测准确度、观测要素等方面的要求,对建立高质量的GRUAN观测系统,弥补完善现有的高空气象观测技术标准,以适应天气、气候与环境变化对高空气象观测的要求具有积极意义。相对于气象火箭,本成果具有成本低、操作灵活、施放安全性能高、易组网业务运行等优点,能够广泛的普及应用。

成果应用情况

         20175月至201712月,项目组在长沙高空气象探测站对平流层气象探空观测系统开展了连续观测试验,平均升空高度45503米,45km高度有效率61.3%,平均升空速度336m/min,探空仪、地面接收设备及处理软件使用正常。目前该系统尚处研制试验阶段,系统对于45km气象探测暂未进行推广与业务应用。但项目研制过程中,针对40km高空探测进行了部分军需站点小批量应用,在甘肃、山西、四川及海南等基地应用本项目研制气球携带探空仪进行了40km高度气象探测应用,平均升空高度42947m,平均升速375m/min40km高度有效率91%  

设为首页 | 加为收藏 | 网站介绍 | 联系我们
版权所有:中国气象局  网站维护:中国气象局气象干部培训学院
业务咨询:010-68406632 技术支持:010-68406578/68409227
地址:北京市海淀区中关村南大街46号 邮编:100081 EMAIL:kjgl@cma.gov.cn 京ICP备 15008089号-2
访问次数[23321638] 当前在线[0]