气象事业大厦的根基---大气探测

我们有气象卫星、双偏振雷达、探空仪、自动气象站等等，可覆盖天基、空基、地基的立体观测网，大气探测水平是不是已经达到世界领先水平了？并没有！相反的，大气探测还有很大的提升空间，我们的气象人还有很长的路要走。

十三五期间，观测设备的安装部署量有了大幅提升，尤其是一些大城市的地面自动观测站和短距离探测的x波段雷达，对局部地区的大气感知能力有了质的飞跃。但是，有一些很重要的探测问题仍旧没有解决。以下是我对当前大气探测业务发展的一点想法。

一：恶劣环境中的探测设备性能考验

2022年的冬奥会是北京与河北当前最重要的事情。为了完成冬奥赛事保障这项光荣与伟大的保障任务，汇聚科技、人才、设备、资金等优势力量全力备战。赛场都在山上，这对探测设备的性能极具挑战。山上的环境恶劣，供电、传输都成了问题，冬季的低温也可能造成设备无法正常工作。因此我在想：探测设备的性能是技术的直接体现，之所以出现这么多问题，是不是有些核心技术我们还没有掌握？比如自动站的供电系统、通信系统，难道在恶劣环境中就解决不了吗？有些特殊的气象保障任务就是需要探测设备能够在恶劣环境中实现稳定的数据传输和稳定的工作。

二：特殊观测设备的核心技术还未掌握

随着人们生活水平的提高，老百姓对气象的需求在改变，对气象服务的要求也在不断提高。现在的气象观测如果只有气象要素，那远远无法满足用户需求了。例如影响人健康的花粉过敏问题，驾车出行的开车安全问题，旅游休闲的负氧离子含量、紫外线照射强度等等这些特殊观测设备，核心元器件往往要依赖进口，而且设备价格动辄几十或上百万，观测成本往往让我们很难承受。比如花粉的自动化观测设备，目前能够在技术上实现的都在德国、瑞士等欧洲国家，交通气象观测站最好的设备也在芬兰的维萨拉。在探测领域，还有很多的核心技术我们并没有掌握，这也成为做好探测工作的瓶颈。

三：探测数据的可用性和稳定性亟待加强

做好大气探测不仅仅是一个技术问题，更是一个工程问题，整个探测流程要科学合理，还要保证探测数据的质量，哪一个环节出问题都可能让探测成果为零。如果说采集模块、供电模块、通信模块是探测系统的一条腿，那么数据质控和数据应用就是探测系统的另一条腿。我们常常会遭遇到到报率不够和数据误差较大的困扰。硬件故障往往好解决，大不了更换零部件，但是质量控制和数据应用却是一个软性难题。尤其是探测数据的质量控制，仍需要研发更先进更智能的质控算法，否则数据再多、要素再全，应用到数值模式中、预报系统中都只会让预报结果偏差加大。

四：智能化的先进探测设备基础研发

随着5G和物联网技术的发展，未来的探测设备将具备存储、计算和对环境自适应功能，以满足恶劣环境下的探测需求和特殊需求的观测任务，并且越来越向便携式方向发展。设想一下，一台能够实现花粉的自动采集、花粉自动读数甚至花粉分类的智能化探测设备，要让成本降下来，就需要在基础的芯片上下功夫，只有将原来在电脑上、相机上实现的功能在硬件上集成并量产了才能降低成本并实现大批量安装。还有交通气象站的能见度、天气现象等观测要素，目前都采用软件的图像识别间接实现，仍旧不能直接观测。因此我们在未来相当长的一段时间内还需要在智能化探测设备的基础研发上下功夫。

此外，我们还需要在卫星、雷达等大型探测设备的应用上开展创新研发，让这些先进的探测设备真正在行业发展、人民生活中发挥出更大的作用。如果将我们的气象事业比做大厦，那么大气探测就是大厦的根基，只有筑牢根基，高质量的建造好这个根基，才有可能让大厦越筑越高，也才可能让大厦更加稳固。其实，大气探测做好了，我们的数值预报模式才能更准，我们预报准确率也能够提升。这就是大气探测的重要性。