地面“云能天”自动化观测进展
全天空测云技术现状及进展
高测量 技术 攻关 、 建立器测云分类标准等方面推进全天空测 云仪器业 务化 应用 。
关 键 词 ： ； 天 空 ；测 云 技 术 云 全
卫星遥感 和地 基遥 感 两 种方 式 。卫 星遥 感 测 云仪 器
引 言
云是 大气 中热 力 过 程 和 动力 过程 的外 部 表 现 ， 同时也是 水分 循环 的重 要环 节 。云在 地气 辐 射平 衡 中具有 重要 作用 ， 气 候 模 式 和 天 气 预报 有 着 重 要 对 影响 。 由于云在大 气科 学研 究 中的重 要性 和 观测 的 复杂性 ， 观测 规 范 中将 云 作 为 一 种 特殊 的天 气 现 在
象单独 归类进 行观 测 。
如甚 高 分 辨 率 辐 射 计 （ ＶＨＲ 、 光 谱 扫 描 仪 Ａ Ｒ） 多 （Ａ ＳＴ Ｓ 、 Ｌ ＮＤ Ａ Ｍｓ ） 中分辨率成像光谱 仪（ Ｄ Ｓ 等 。 Ｍｏ Ｉ）
研究 表 明， 卫星 云图更适合揭 示大 范 围地 区 的云气候
特征 ， 代表地域广 泛 。但对低 云和 区域 性云 信息 的 其 描述 可能不太理想 ＿ 。因此 ， ２ ］ 地基遥 感测 云仪 器 的研 究一 直受到关 注。
１ 国 内外 全 天 空 测 云仪 器 现 状
近 年来 ， 着 电 荷 耦 合 器 件 Ｃ Ｄ（ｈ ｒｅＣ Ｕ 随 Ｃ ｃ ａｇ—Ｏ — ｐｅ ｅ ｉ ） 硬 件 技 术 的发 展 和 数 字 图像 处 理 技 ｉｄｄ ｖ ｅ 等 ｃ 术 的不 断完善 ， 多地基 遥感 测 云仪 器研 制 成功 ， 很 比 如全 天 空成像 仪 ＷＳ （ ｏｅ ｋ ｇ ｒ 、 Ｉｗｈ ｌ ｓ ｙｉ ｅ） 总天空 成 ｍａ
２０ —２２ ０ ８１ －３收 到 ，０ ９０ —３收 到 再 改稿 。 ２ ０ —７２
地面测报中云能天的集体观测
云 能 天 集 体 观测 是测 报 工作 的重 要 组 成 部 分 ．
Hale Waihona Puke 提 高集 体 观测 的质 量 是有 效 提高 台站测 报 工作 水 平 码 和 云 高 长期 以来 习惯 于某 一 云 码 和 云 高 的记 录 ． 的重 要途 径 。目前 ， 测报 业务 中 目测 是 薄弱环 节 。由 而 忽 略 了其 云码 和 云高 的真正 含 义 而 且有 些观 测 于测 报 管理 措施 不 当 ．使 观测 员 工作 态度 认 真度 下 员所 具 备 的理 论 知识 较 浅薄 ． 上 自身经 验不 足 ． 加 在
Ｚ ＨＯＵ ｈ ｎ ｊ ｎ ＸＵＥ ｉｈ ｉ Ｃ ａ ＿ ｉ ｇ ａ ｘｎ ｕ （ ｌ ｙ ｅ ｏｏｏ ｉａ Ｂ ｒａ Ｋ ｌ ｙ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ Ｋｅ ｍａｉ ｔ ｒｌｇｃｌ ｕ ｅｕ， ｅ ｍａｉ ４ ０ ， ｈｎ） ａ Ｍ ｅ ａ ８
Ａ ｓ ａｔ Ｂ ｓｄｏ ｅｕ ｄ ｒｒｕ ｄｔｍ ｅａ ｒ ａ ０ ｍ ｄｐｈｏ ｔ ｎ ｄｉ ｋ ｓ （０ ６ ２ ０ ） ａ ａｉ ｂｔ ｃ： ａｅ ｎｔ ｎ ｅｇｏ ｎ ｐ ｒｔ ｅｄｔ ｉ １ｃ ｅ ｔ ｂａ ｅ Ａ ｅｕ ２ ０ － ０ ８ Ｖ ｒ ｔ ｎ ｒ ｈ ｅ ｕ ａｎ ｉ ｎ ｉ ｏ
大 乏 搽 测
地 面测 报 中 云 能 天 的集 体 观 测
白文 娟 滕 万 里
（ 青海省果洛 州达 日县 气 象局 ， 日 ８ ４０ ） 达 １２０
地面“云能天”自动化观测进展
地面“云能天”自动化观测进展作者：杨金龙宋赫李华峰刘金昀来源：《农业灾害研究》2024年第02期摘要：介绍了地面“云能天”自动化观测技术特点及优势，如观测全天候、高时空分辨率、自动化操作，分析了地面“云能天”自动化观测在观测精度、观测范围、数据处理和传输方面的进展。
关键词：地面“云能天”自动化观测技术；气象观测；传感器中图分类号：P412.1 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）02–0-03气象观测是气象学研究的基础，也是气象预报和气候研究等应用领域的重要基础。
传统的气象观测主要依靠人工操作，存在观测精度不高、人力成本高等问题。
而随着科技的发展，自动化观测技术逐渐成为气象观测领域的热点。
1 地面“云能天”自动化观测技术特点及优势地面“云能天”自动化观测技术是一种利用先进传感器和无人机等设备实现对大气中云层及云中微粒的自动观测和分析的技术[1]。
这项技术在气象观测领域具有重要的代表意义，具有较高的实用价值和发展潜力。
1.1 观测全天候传统的气象观测通常受制于人力和天气条件，无法实现全天候观测，使得气象数据在某些时段不完整，难以保证气象预测和科学研究的准确性和可靠性。
然而，新一代的地面“云能天”自动化观测技术采用自动化操作和先进设备，可以在任何天气条件下进行观测，保证气象数据的连续性和准确性。
第一，地面“云能天”自动化观测技术采用了自动化操作。
传统的气象观测通常需要人员在观测站点进行手动观测，而且只能在白天和天气条件较好的情况下进行。
这样的操作方式限制了观测数据的连续性和全面性。
相比之下，地面“云能天”自动化观测技术通过自动化操作，可以24 h不间断地进行观测，不受人力的限制。
这种自动化操作可以连续、全面地获取观测数据，不会因人为因素而出现间断[2]。
第二，地面“云能天”自动化观测技术采用了先进传感器技术和设备。
传统气象观测受制于天气条件，如在恶劣天气下观测难以进行，导致气象数据的不完整和不准确。
我国新一代极轨气象卫星(风云三号)工程地面应用系统
我国新一代极轨气象卫星(风云三号)工程地面应用系统卢乃锰;董超华;杨忠东;施进明;张鹏【摘要】风云三号气象卫星是实现全球、全天候、多光谱、三维、定量遥感的我国第二代极轨气象卫星系列,已成为世界气象组织在亚洲的重要业务卫星,为提高我国气象卫星在世界气象组织卫星观测系统中的地位奠定了重要的基础,世界气象组织已将风云三号气象卫星纳入世界气象卫星全球观测业务序列.依靠我国自主力量设计与建设的新一代极轨气象卫星风云三号地面应用系统首次利用海内外接收站网实现了上、下午星全球资料的高时效获取,首次利用国产卫星实现了大气三维探测,实现了臭氧和辐射收支等探测的高精度处理,突破了卫星资料定量反演、数值预报同化应用以及气候应用等核心技术.%FY-3 is the second generation of Chinese poplar orbiting meteorological satellite with the capability of multi-spectral, three-dimensional and quantitatively global observation. As one of the most important space observation component of World Meteorological Organization, FY-3 satellites are playing key role in weather forecast, climate analysis, environmental management, disaster monitoring etc. The FY-3 ground segment has the capacity of global data acquisition in short latency. After data pre-processing and product generation, FY-3 data and products provide comprehensive service in the field of atmospheric sounding, ozone and radiation budget monitoring, data assimilation, climate application.【期刊名称】《中国工程科学》【年(卷),期】2012(014)009【总页数】10页(P10-19)【关键词】风云三号;多光谱;三维;定量遥感【作者】卢乃锰;董超华;杨忠东;施进明;张鹏【作者单位】国家卫星气象中心,北京100081;国家卫星气象中心,北京100081;国家卫星气象中心,北京100081;国家卫星气象中心,北京100081;国家卫星气象中心,北京100081【正文语种】中文【中图分类】P414.41 前言风云三号气象卫星的发展始于1990年，国家气象局向国家航天领导小组呈送了“关于将风云三号列入国家航天计划的请示”，明确提出新一代极轨气象卫星风云三号系列的发展规划。
《中国生态参数遥感监测方法及其变化格局》记录
《中国生态参数遥感监测方法及其变化格局》阅读随笔目录一、内容概述 (3)1. 背景介绍 (4)2. 遥感技术在生态参数监测中的应用 (5)二、遥感技术基础 (7)1. 遥感技术概述 (8)（1）定义与原理 (9)（2）遥感技术分类 (10)2. 遥感平台与传感器 (12)（1）卫星遥感 (13)（2）航空遥感 (14)（3）地面遥感 (16)三、中国生态参数遥感监测方法 (17)1. 植被参数监测 (18)（1）叶绿素含量监测 (20)（2）植被覆盖度监测 (21)（3）植被生物量监测 (22)2. 水域参数监测 (24)（1）水体质量监测 (25)（2）水域面积监测 (27)（3）水文变化监测 (28)3. 土地利用与土地覆盖监测 (29)（1）土地利用类型监测 (30)（2）土地覆盖变化监测 (31)四、生态参数变化格局分析 (32)1. 时间序列分析 (34)（1）长期变化趋势 (35)（2）短期波动特征 (37)2. 空间分布特征 (38)（1）地域差异 (39)（2）空间自相关分析 (41)3. 变化驱动机制分析 (42)（1）自然因素 (43)（2）人为因素 (44)五、案例分析 (45)1. 典型案例选取与数据来源 (46)2. 参数监测结果分析 (47)（1）植被参数变化分析 (48)（2）水域参数变化分析 (49)一、内容概述第一部分：引言。
该部分介绍了全球环境变化的背景，特别是在中国这样的大国所面临的挑战。
作为全球经济与环境发展中的重要力量，中国生态环境的状况与变化趋势越来越受到国际社会的关注。
对于如何利用遥感技术对中国生态环境进行精确有效的监测成为了本书探讨的起点。
第二部分：遥感技术及其在生态环境监测中的应用。
这一章节详细介绍了遥感技术的定义、发展历程和主要类型。
特别突出了其在生态环境监测中的优势，如大范围、连续性和动态监测等。
也提到了遥感技术在不同生态环境领域（如森林、湿地、荒漠等）的应用及其技术特点。
气象观测技术的创新发展趋势
气象观测技术的创新发展趋势气象观测是对大气状态及其变化进行系统、连续的观察和测量，是气象学研究和天气预报的基础。
随着科技的不断进步，气象观测技术也在不断创新和发展，为我们更准确地了解天气变化、应对气象灾害以及合理利用气候资源提供了有力的支持。
一、观测手段的多样化过去，气象观测主要依赖于地面气象站的人工观测和少量的自动观测设备。
如今，观测手段已经变得越来越多样化。
卫星遥感技术的应用让我们能够从太空对大范围的气象现象进行观测。
气象卫星可以获取大气温度、湿度、云层分布、风速等多种信息，大大提高了观测的空间覆盖范围和时效性。
雷达技术在气象观测中也发挥着重要作用。
多普勒雷达能够测量降水粒子的运动速度，从而推算出风速和风向，对于监测暴雨、龙卷风等强对流天气具有极高的价值。
此外，无人机气象观测也逐渐崭露头角。
无人机可以携带各种气象传感器，深入到一些难以到达的地区，如山区、海洋等，获取更加精细的气象数据。
二、传感器技术的进步传感器是气象观测的核心设备之一，其性能的提升直接影响着观测数据的质量和精度。
新型的传感器具有更高的灵敏度、更低的测量误差和更宽的测量范围。
例如，温度传感器采用了更先进的热敏材料和制造工艺，能够更精确地测量微小的温度变化。
湿度传感器在响应速度和稳定性方面也有了显著改进，能够更及时、准确地反映大气湿度的变化。
压力传感器的精度不断提高，为天气预报和气候研究提供了更可靠的数据支持。
同时，多参数集成传感器的出现，使得一个传感器能够同时测量多种气象要素，减少了设备的数量和安装维护成本。
三、数据传输与通信技术的革新快速、稳定的数据传输是确保气象观测数据及时应用的关键。
随着5G 通信技术的普及，气象观测数据的传输速度和容量得到了极大提升。
高速的数据传输使得实时气象图像、视频等大容量数据能够迅速传输到数据中心，为气象分析和预报提供了更丰富的信息。
同时，物联网技术的应用使得大量分散的气象观测设备能够实现互联互通，形成一个庞大的气象观测网络。
2020年中国卫星应用若干重大进展
7 月 9 日，亚太 6D 卫星成功发射，该星为 Ku/ Ka 频段高通量通信卫星，通信容量达 50Gbit/s，是 我国目前通信容量最大、输出功率最大、设计程度 最复杂的民商用通信卫星，可满足海事通信、航空 机载通信、陆地车载通信、应急固定卫星宽带互联 网接入等多种应用需求。
11 月 12 日，天通一号 02 星成功发射，将与 01 星及后续卫星共同组网亚太区域卫星移动通信系 统，为中国及周边、中东、非洲等地区，以及太平 洋、印度洋大部分海域用户，提供全天候、全天时、 稳定可靠的话音、短消息和数据等移动通信服务。
船载通信方面，1 月，鑫诺公司完成“海星通” 全球网络的扩容，新增南印度洋区域覆盖，实现了 南印度洋海域主要航线及渔场覆盖。该波束的正式 投入使用，满足了南印度洋航线以及在印度洋区域
作业船舶的通信需求。鑫诺公司“全球网”为自主 可控的全球卫星宽带通信网，已覆盖全球 90% 以 上的主要航线。
科考探险方面，在 2020 珠峰高程测量任务中， 从拉萨市到 5200m 珠峰大本营，再到海拔约 6500m 的前进营地，通信卫星为测量登山队提供了通信保 障。随测量登山队出行的 Ku 频段车载“动中通” 系统连接中星 6A 卫星，信号落地运营商在拉萨的 卫星中心站后，通过专线接入互联网，为珠峰高程 测量的顺利进行提供了稳定的网络服务和应急通信 支撑。
农林渔业方面，北斗智能农业成标配，除了 北斗导航控制的拖拉机，还相继引入了免耕播种 机、无人喷药机、籽粒收割机等众多大型智能化 农机，覆盖粮食从种到收的整个流程。基于北斗 的农机自动驾驶系统推广应用近 4.5 万台套，节约 50% 的用工成本；基于北斗的农机作业监管平台 和物联网平台为近 40 万台套农机设备提供服务， 极大提高了作业管理效率。北斗定位与短报文通 信功能广泛应用于森林防火、天然林保护、森林 资源调查、病虫害防治等。北斗为渔业管理部门 和渔船提供船位监控、紧急救援、信息发布、渔 船出入港管理等服务。
超算在气象预测中的应用进展
超算在气象预测中的应用进展随着科技的飞速发展，超级计算机（超算）在气象预测领域的应用越来越广泛。
气象预测是一项复杂的任务，涉及多种环境因素，如温度、湿度、风速等。
传统的气象模型由于计算能力有限，往往无法对复杂的气候系统进行有效模拟。
而超算的强大计算能力能够显著提高气象模型的精确度和预测时效，从而为人类预测天气、应对自然灾害提供重要支持。
超算原理概述超级计算机是一种拥有极高计算能力的计算机系统，其性能通常以浮点运算每秒（FLOPS）为单位进行衡量。
与传统计算机相比，超算可以同时处理大量的数据，在模拟复杂的物理现象时具有显著优势。
在气象学中，超算主要用于大规模数值天气预报（NWP），通过求解复杂的气候方程来获得天气变化情况。
超算在气象预测中的应用背景气象预测并不仅仅依赖于地面观测数据，还需要使用卫星遥感、雷达监测等多种手段获取大范围的气象信息。
这些数据量庞大且复杂，传统的计算资源无法满足处理需要。
而超级计算机通过强大的并行处理能力，可以实时处理和分析百万级的数据集，精确模拟出天气预报模型。
这使得通过超算进行气象预测已成为未来发展的必然趋势。
气象模型及其需求现代气象模型通常包括数值天气预报模型、气候模型和区域气候模型等。
在对天气现象进行模拟时，这些模型需要解决复杂的微分方程，这些方程整合了物理学和流体力学等多项理论。
因此，模型越复杂，对计算能力和内存要求越高。
超级计算机作为强大的数据处理和存储平台，能够同时进行多条天气数据线性运算，提高模型运算的准确性。
超算与数值天气预报的发展历程早在20世纪50年代，研究人员就开始尝试用数字方式进行天气预报。
而随着计算机技术的发展，到20世纪80年代，出现了第一代数值天气预报系统。
进入21世纪后，随着超级计算机的逐步普及及相关技术的发展，数值天气预报得到了长足的发展。
这一时期，为了提高气候预报精度，各国争相建立起大量基于超算的预测中心，加大投入以开发新算法并优化现有模型。
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地面“云能天”自动化观测进展
地面“云能天”自动化观测进展
随着气候变化和环境污染等问题的日益严重，对大气中云的观测和研究也变得越来越重要。
而传统的人工观测方法存在着观测范围狭窄、观测手段单一等问题，无法满足当前的科学研究和应用需求。
为此，地面“云能天”自动化观测技术应运而生，成为了云观测领域的一项重要进展。
地面“云能天”自动化观测技术在卫星观测和航空观测之外，为科学家们提供了重要的第三种观测手段。
通过搭建在地面上的观测设备，可以实现对云的定性和定量的大规模观测，进而更好地理解云的形成、演变规律以及与气候变化的关系。
自动化观测设备是地面“云能天”技术的核心。
这些设备包括了高精度的云底高度测量仪、微型多普勒雷达、云颗粒探测装置等。
这些设备可以实时监测云的高度、形态、速度、密度等多个参数，并能够将数据及时传输给观测人员和科学家进行分析和研究。
与传统的手动观测相比，地面“云能天”技术的自动化观测设备具有观测速度快、数据质量高、持续性好等优点。
在实际应用中，地面“云能天”自动化观测技术已经取得了显著的进展。
首先，在气象预报方面，地面“云能天”能够提供更准确的天气预报数据，为城市管理、农业生产以及灾害防范等方面提供了重要参考信息。
其次，地面“云能天”在气候变化研究中也发挥了重要作用。
通过长期观测和数据分析，科学家们能够更好地了解云对气候变化的影响，为应对气候变化提供科学依据。
此外，地面“云能天”技术还被广泛应用于环境监测、航空安全等领域。
然而，地面“云能天”自动化观测技术也面临一些挑战。
首先，观测设备的研发和维护成本较高，需要长期投入资金和技术支持。
其次，观测设备的网络传输和数据处理也需要相应的技术支持，以提高观测数据的传输效率和分析能力。
此外，观测设备的布设和维护也需要考虑地理环境等因素，以确保数据的准确性和连续性。
为了进一步推动地面“云能天”自动化观测技术的发展，科学家们还需要加强国内外的合作与交流。
通过与其他国家和地区的科研机构、气象部门进行合作，可以分享观测数据、技术经验和研究成果，提高观测设备的质量和性能。
此外，还需要加强对观测数据的分析和挖掘，以发现更多云的演化规律和与气候变化的关系。
综上所述，地面“云能天”自动化观测技术的出现为云观测领域带来了重要的进展。
通过自动化观测设备的广泛应用，可以实现对大规模云观测的快速、准确和持续的监测，为天气预报、气候变化研究以及环境监测等提供了重要支持。
然而，仍然需要进一步加强技术研发、国际合作和数据分析等方面的工作，以推动地面“云能天”自动化观测技术的发展，为人类更好地了解和应对气候变化问题提供更详尽的数据
总之，地面“云能天”自动化观测技术在航空安全等领域发挥着重要作用。
它能够快速、准确、持续地监测大规模云观测数据，为天气预报、气候变化研究和环境监测等提供重要支持。
然而，该技术仍面临着高成本、技术支持和数据分析等挑战。
为了推动其发展，科学家们需要加强国内外的合作与交流，分享数据、技术经验和研究成果。
同时，还需要加强技术研发和数据分析，以提高观测设备的质量和性能。
通过这些努力，
地面“云能天”自动化观测技术将为人类更好地了解和应对气候变化问题提供更详尽的数据。