北斗導(dǎo)航探空儀裝上“眼睛”，國內(nèi)氣象部門首次探空全過程可視化

記者從中國氣象局了解到，8月17日，基于集成姿態(tài)的北斗導(dǎo)航探空儀視頻動態(tài)試驗取得成功。這是國內(nèi)氣象部門首次獲取探空全過程姿態(tài)數(shù)據(jù)及穩(wěn)定的全景影像資料，實現(xiàn)探空全過程可視化。

氣球在探空觀測過程中的全景高清影像資料圖。中國氣象局供圖

氣象氣球攜帶設(shè)備飛至近三萬米高空，獲取重要數(shù)據(jù)、影像資料

8月17日6時55分，攜帶集成姿態(tài)傳感器的北斗導(dǎo)航探空儀、全景高清攝像機、降落傘、探測高度控制裝置的平漂雙模氣象氣球在錫林浩特國家綜合氣象觀測試驗基地升空，開始“掃描”氣象環(huán)境。

8月17日，平漂雙模氣象氣球在錫林浩特國家綜合氣象觀測試驗基地升空。中國氣象局供圖

一小時后，氣球從地面飛升至近三萬米高空，溫度從21℃迅速降至68℃。

當(dāng)日8時8分，外球爆炸，內(nèi)球成功實現(xiàn)平漂，它的運動特性及“看”到的環(huán)境變化被完整記錄。9時2分，探測高度控制裝置切斷懸掛儀器的繩索，探空儀在降落傘的作用下均勻下落。10時16分，探空儀降落至克什克騰旗草場。

試驗團隊兵分三路圍追，在克服手機信號消失、汽車深陷沙坑等難題后，于13時27分將探空儀“追蹤”回收。數(shù)據(jù)與影像資料獲取正常，此次回收試驗宣告成功。

據(jù)中國氣象局介紹，整個探空過程環(huán)境變化無法被計算機模擬，因此記錄到的探空全過程姿態(tài)數(shù)據(jù)和全景影像資料十分重要。這不僅可以為探測業(yè)務(wù)帶來準(zhǔn)確的“診療”依據(jù)，還為氣象探空業(yè)務(wù)升級換代至北斗探空做好技術(shù)儲備和支撐。

兩天之后，8月19日7時45分，攜帶集成姿態(tài)的北斗導(dǎo)航探空儀的試驗氣球在錫林浩特國家綜合氣象觀測試驗基地再次升空，分析與研究工作還在繼續(xù)。

8月17日，試驗人員在錫林浩特國家綜合氣象觀測試驗基地施放氣球。中國氣象局供圖

北斗導(dǎo)航探空儀裝上了“眼睛”，記錄它到底“看”到了什么

為什么氣象氣球要帶著這么多設(shè)備“上天”？

北京市氣象探測中心高級工程師于永濤有著二十多年“放氣球”的經(jīng)驗，他介紹，“現(xiàn)行探空業(yè)務(wù)不能直觀獲取探空儀在高空的姿態(tài)和環(huán)境變化，無法進行更科學(xué)的高空氣象觀測要素誤差訂正。”

因此，中國氣象局氣象探測中心為搭載氣球飛升的北斗導(dǎo)航探空儀裝上了“眼睛”——姿態(tài)傳感器和360°全景高清攝像機，讓它來解答探空儀到底“看”到了什么。

“這雙‘眼睛’可直觀看到探空觀測上升、平漂、下降三階段的所有狀態(tài)，以及出入云過程，并獲取全過程探空儀飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)。”中國氣象局氣象探測中心基地室高級工程師夏元彩介紹，出入云觀測數(shù)據(jù)為濕度誤差訂正提供依據(jù)，探空儀姿態(tài)數(shù)據(jù)為溫度及下降段測風(fēng)誤差訂正提供了依據(jù)。

8月17日，這項基于集成姿態(tài)的北斗導(dǎo)航探空儀視頻動態(tài)試驗取得成功。這是國內(nèi)氣象部門首次獲取探空全過程姿態(tài)數(shù)據(jù)及穩(wěn)定的全景影像資料，實現(xiàn)了探空全過程可視化。

將設(shè)備送到萬米高空之上并安全回收是難點

記者從中國氣象局了解到，“眼睛”發(fā)揮作用的時間只有短短幾小時，試驗團隊的準(zhǔn)備過程卻長達(dá)兩年。2021年，集成姿態(tài)的北斗導(dǎo)航探空儀工程樣機試制成功，經(jīng)過數(shù)次測試與改進，不斷增強其準(zhǔn)確性、可靠性和通信能力，最終應(yīng)用于此次試驗。

將攝像設(shè)備送到萬米高空之上并保證正常功能并不容易。例如，在近三萬米高空，溫度將會從21℃迅速降至68℃。普通攝像設(shè)備無法保證在溫度、濕度等環(huán)境要素快速變化的情況下正常工作。

今年年初，試驗團隊開始挑選合適的全景高清攝像機，并進行保溫處理、跌落保護處理和電池擴容等適應(yīng)性改進，且在前期通過高低溫環(huán)境試驗，從而保障設(shè)備適應(yīng)此次試驗條件。

“獲取翔實的探測可視化信息是一次大膽嘗試。”中國氣象局氣象探測中心業(yè)務(wù)科技處高級工程師安濤見證了試驗設(shè)備的誕生，他補充，團隊還要考慮試驗設(shè)備的落點安全以及是否便于回收。

為此，試驗團隊踏勘多個試驗備選站點的周邊情況，集中分析研判備選站點近一年的探空資料、每個季度的大氣運動變化，最終確定于今年8月在錫林浩特國家綜合氣象觀測試驗基地開展試驗。

新京報記者 王景曦

編輯 樊一婧 校對 李立軍