观测气象的“黑科技”

颜士州

天气变化与我们的生活息息相关。你知道在-40℃的环境下和高达80℃的高空中，如何检测天气变化吗？“局部地区”的天气变化又是通过什么来观察的？一些气象装备“黑科技”在其中发挥了巨大的作用。

我国疆域辽阔，南北部跨纬度较大，季节差异明显，突发性自然灾害相对较多，导致常规的气象监测手段无法进行实时监控。日前，一只名为“ULD3000”的机械狗横空出世。它可以在-40℃和高达80℃的环境中从事气象工作。机械狗其实就是一架设计精巧的无人陆地探测器。这种仪器可以在恶劣环境中代替人类工作。它可以监测空气中的温度、湿度、气压、风速风向、太阳辐射、颗粒物等标准气象观测要素。它像观测风向风速的气象传感器一样，能发射连续变频超声波信号，通过测量相对相位来测量风速风向。在恶劣环境中，可应用于多种极端天气中的气象要素采集。

我们知道，天气变化较快，尤其“局部地区”变化更快。这时，天气雷达就发挥了作用。相控阵天气雷达，就是在一个阵面上放置了大量的辐射器所组成的阵列，也就是许多小天线。这些小天线上的辐射器后面都接有可控移相器，能将电子扫描结果呈现在电脑上。相控阵天气雷达速度更快，探测能力更强，大大缩短了扫描时间，由传统的6分钟减少到30秒，分辨精度也由1千米提高到30米，扫描的仰角范围由0°～ 19°扩大至0°～ 72°。对雷雨、大风等影响较大的突变危险天气，相控阵天气雷达能瞬间进行捕捉与分析，及时发现并监控其发展，从而有效地提高了局部地区的天气探测预警能力。

天气变化时，人工影响天气常常在抗旱防涝、森林灭火等诸多领域发挥着重要作用。“新舟60”气象机已成为人工影响天气作业的主力军。它具有冷云和暖云增雨、消雨作业与复杂气象科学探测、空地协同控制等功能。

“新舟60”气象机最大载重5.5吨，实用升限7620米，巡航速度每小時430千米，续航时间5.7小时，最大航程达2600千米。

“新舟60”气象机加装了大气探测子系统、催化作业子系统、空地通信子系统、任务集成子系统和任务电源子系统，具备人工增雨、消雨、气象探测及空地通信等功能，满足人工影响天气需求。

“新舟60”气象机在进行人工增雨时，与传统方式相比，影响范围更大、播撒速度更快、效率更高，特别是对于大范围的层状云来说效果更好。

每年夏季是台风的高发期。这时气象探测无人机就派上了用场。它对台风的外围云系进行CT式“扫描”。这样就能够更好地对台风进行探测和判断，为抗击台风提前做好各项准备工作。

气象探测无人机携有探空仪、毫米波气象雷达等相应的气象探测设备。随着无人机气象探测技术的发展，它能利用搭载的传感器为人类提供更为先进的预测服务，尤其对恶劣天气以及龙卷风的近距离探测、监视具有独特优势。气象探测无人机可以收集温度、气压、风力、各种图像、云形成类型和大小、能见度、湍流发生和大小、积冰等气象数据，并根据以上数据分析天气状况，评估天气影响。

各种观测神器是看天的“眼睛”。常见的气象装备还有雷达、探空气球、气象卫星、气象站等。比如，探空气球是人类研究平流层的重要工具，它携带探空仪器升空，探空仪器在上升过程中不时地测定不同高度和经纬度的高空温度、气压、空气湿度等，携带的经纬仪还能计算出高空的风向和风速，通过无线电信号发送到地面上来，从而获得空中的气象信息。探空气球的优点是投资小，成本低，灵活性大，施放不受地域和气候因素影响。

随着科技的迅猛发展，助力气象的“黑科技”将发挥越来越大的作用，让天气预报更精准、服务更到位，为老百姓的生产生活等带去更大的益处。