攻克高并發(fā)時分、頻分自適應廣域地-空物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建與智能化管理應用技術(shù)。
面向往返式智能探空系統(tǒng)上升-平漂-下降三段式觀測產(chǎn)生的大范圍、多種類數(shù)據(jù)信息應用需求，提升地面輔助應用系統(tǒng)能力，開發(fā)支撐往返式智能探空系統(tǒng)和預報服務需求應用的信息化管理平臺，建立在觀測三維空間范圍內(nèi)通信和監(jiān)控無縫隙覆蓋的高并發(fā)時分、頻分自適應廣域地-空物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)全網(wǎng)的智能化運行管理。
解決觀測業(yè)務自適應、智能化調(diào)度管理問題，基于氣球軌跡大氣動力學預判模型、氣球運行物理模型、氣球運動的歷史數(shù)據(jù)、再分析場和預報場產(chǎn)品，結(jié)合實時衛(wèi)星定位技術(shù)、實時移動趨勢分析技術(shù)、下行實時控制流通訊技術(shù)實現(xiàn)定高平漂氣球和探空儀智能化調(diào)度觀測。
解決觀測數(shù)據(jù)綜合應用問題。研究利用智能化信息處理技術(shù)，研究適合往返式智能探空組網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)品加工和應用服務化體系架構(gòu)，實現(xiàn) 10 分鐘級觀測資料應用。
高空大氣觀測是大氣科學的最核心基礎(chǔ)支撐，占氣象氣候預報業(yè)務資料應用的90%以上比重，我國長期以來建立了包括常規(guī)探空為主體，地基、空基和天基有效補充的完善大陸區(qū)域高空業(yè)務觀測網(wǎng)絡。但是，相對發(fā)達國家，海洋氣象觀測，特別是海洋高空大氣觀測，在觀測手段、站網(wǎng)布局等方面處于極度匱乏狀態(tài)，無法滿足數(shù)值預報準確性和應對防災減災的需求。其中，探空站網(wǎng)稀疏，觀測范圍僅限于沿海和近海，時空分辨率不足，自動探空站難以實現(xiàn)對于南海關(guān)鍵區(qū)域的站網(wǎng)加密。我國在渤海、黃海、東海、南海、日本海海域的沿海探空站間距稀疏，對洋面氣候垂直觀測能力有限（且季節(jié)性空白明顯），存有顯著的海洋氣候敏感地區(qū)垂直觀測資料空白區(qū)，現(xiàn)有探空站網(wǎng)的年探空儀觀測覆蓋范圍，同時一天間隔12小時的2次觀測難以滿足數(shù)值預報、氣候監(jiān)測的需求。
由于施放條件的限制，氣球一般在施放后氣球的探測時間和范圍都是有限的。因此現(xiàn)有探空模式對于高空氣象要素直接探測能力不足，在探測時間和探測范圍上都有待提高。
平流層連續(xù)觀測手段單一。目前國內(nèi)主要依托衛(wèi)星或L波段探空實現(xiàn)平流層觀測，但由于技術(shù)條件所限無法對洋面大氣三維結(jié)構(gòu)場進行高精度、高時空分辨率的直接基準的長時間探測，未能有效實現(xiàn)平流層大氣的變化規(guī)律以及對流層-平流層-中間層相互作用的監(jiān)測，是海洋大尺度氣象系統(tǒng)的科學認知和監(jiān)測預報另一瓶頸問題。
現(xiàn)有探空模式采用氣球單程升空方式，上升至3萬米左右高度，氣球爆炸，探空截止，探測時間通常在70分鐘左右，探測范圍一般在100公里以內(nèi)。由于施放條件的限制，氣球一般在陸地施放，即使氣球升空后往海洋方向飛行，它的探測時間和范圍都是有限的。因此現(xiàn)有探空模式對于海洋的高空氣象要素直接探測能力不足，在探測時間和探測范圍上都有待提高。往返平漂氣球可通過一次施放實現(xiàn)“上升-平漂-下降”三段探測，獲得6小時以上的大氣探空數(shù)據(jù)。這將使目前業(yè)務每天間隔12小時的兩次探空資料，變?yōu)槊刻扉g隔6小時左右的4次探空資料，同時還可以獲取兩次4小時以上的平流層連續(xù)觀測資料，將顯著提升探空觀測效益。同時，在高空風的左右下，經(jīng)過4小時以上平漂的氣球范圍大大增加，傘降后可獲取遠離陸地的海洋上空的垂直觀測資料，提高數(shù)值預報準確性和防災減災的氣象支撐能力。
新的觀測形態(tài)帶來更多價值同時其高頻次、跨地域、長時探測等也對傳統(tǒng)觀測網(wǎng)絡提出了巨大的挑戰(zhàn)，氣象探空業(yè)務運行云平臺就是為了支撐起以上新形態(tài)的探空業(yè)務，采用全新的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能控制等先進技術(shù)而設(shè)計。
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