西部地区新建探空站11个,全国北斗探空系统接收站建设完成353个,与L波段探空系统平行比对近3万次,开展业务培训2000余人次,北斗探空数据到报率达到98.2%,准确率达到99.7%……
自2024年1月1日广东省气象局率先实现北斗探空业务运行以来,一年间,全国各级气象部门在北斗探空项目建设、业务应用和人员培训等方面成绩显著。
国省联动北斗探空建设稳中求进
合抱之木,始于毫末;万丈高楼,起于累土。气象观测数据堪称气象业务的基石,数据稳定可靠才能有效支持气象高质量发展。
中国气象局高位部署、提前谋划,从制度层面确立北斗探空相关业务准则,让系统建设、平行比对等工作有章可循、有规可依;组建4个国家级工作专班和5个国省技术团队,为建设运行、质量评估等提供支撑。
随着平行比对方案、新建站准入要求、观测规范等业务规范和技术方案在全国实施,探空系统升级换代在全国推进更加系统化和规范化。
按照明确的实施方案,技术团队在北斗探空平行比对试验及试运行过程中确立了“监视-质控-评估-反馈-改进”全业务闭环链条,“挂图作战”实行“周问题解决、月度闭环管理”机制,确保在“新设备、新人员、新运行”状态下的各项工作有序开展,项目高效推进。
北斗探空系统升级换代作为一项系统工程,其工作点多、线长、面广。中国气象局选定广东作为早期试点,逐步在全国范围内开展北斗探空与现有L波段探空模式同站、同时段平行比对工作,边运行、边比对、边测试、边改进,不断完善推进。
今年7月1日,中国气象局启动了首批全国北斗探空平行比对工作。截至目前,全国共开展平行比对试验近3万次。试验数据显示,北斗探空平均数据可用率达99.7%,与同站、同时段L波段探空相当,可完全取代L波段探空系统并支撑现有气象业务应用。
7月1日,大连国家高空气象观测站正式开展北斗导航探空系统和L波段探空系统平行对比观测工作,标志着大连探空系统从L波段探空向北斗探空升级迈上新台阶。
念好“四字诀” 实现软硬实力双提升
气象部门念好“精密快新”四字诀,实现探空装备“硬实力”与数据“软实力”同步提升。
数据要“精”——相较于L波段探空系统的雷达定位技术,北斗探空系统利用北斗卫星导航定位技术,探空仪的定位精度得到显著提高,测风误差缩小到零点几米每秒,达到国际先进水平。
2023年,广东气象部门首次在数值模式、天气预报、卫星遥感等领域常态化应用北斗探空数据。2024年,广东预报结果显示,借助北斗探空数据,台风“派比安”48小时台风路径预报误差由94千米减小至38千米。
站点要“密”——每一个探空站点都是采集大气数据的“前沿阵地”,通过优化站点布局、提高站点密度,可有效弥补观测盲区,提升气象服务的时效性与准确性,推动全社会气象应急响应与决策水平的提升。
2024年,中国气象局推进中西部地区探空站新建站建设,在四川、西藏、青海、新疆等地新建11个北斗探空站,中西部地区探空站间距由400千米缩短至200千米,有效填补中西部地区气象观测短板,全国“一盘棋”观测网络实现区域平衡发展。
传输要“快”——北斗探空系统构建“云+端”地—空物联传输模式,实现探空数据接收、处理以及应用的自动化。
在数据传输方面,北斗探空系统减少省级数据质控环节,探空原始数据直接汇交国家级业务平台“天擎”,并下发至应用端,数据时效总体优于L波段探空系统,100百帕以下数据最快可提前49分钟。在数据接收方面,北斗探空系统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,确保探空仪在复杂环境下稳定获取数据,试验中多省上升段探空数据完整率达100%。
截至目前,全国共完成353个数据中继接收站建设工作,其中296个完成上线运行技术优化,进一步扩大探空数据接收范围。
技术要“新”——探空作为一种直接观测手段,其数据在直接应用于预报、服务的同时,也在气象部门陆海空天一体化综合气象观测系统中,为校正天气雷达、气象卫星等遥感设备数据发挥了重要作用。
2023年,在台风“苏拉”影响期间,中国气象局首次开展北斗导航平漂台风探测,精密捕捉“苏拉”强度和路径。图为9月2日20时,北斗导航探空平漂轨迹 中国气象局气象探测中心供图
以预报、服务实际需求为牵引,北斗探空系统以双层探空气球嵌套的方式,开展“上升—平漂—下降”三段式探空观测,实现一次放球获取两次大气廓线观测数据和4小时时长的平流层观测数据,目前已在短时降水预报、强对流三维潜势条件诊断分析、台风监测、模式探空检验、高空三维精细化智能网格预报及天气系统分析等应用场景中发挥作用。
在“硬实力”与“软实力”的同频共振下,北斗探空系统取得显著进展,在国际同行中获得广泛认可,为国际气象探空高质量发展提供了“中国方案”。 (王天巍对本文有贡献)
(作者:史光浩 罗皓文 责任编辑:张林)