描述
大氣探測是指對地球大氣圈及其密切相關的水圈、冰雪圈、岩石圈(陸面)、生物圈等的物理、化學、生物特徵及其變化過程進行系統的、連續的觀察和測定,並對獲得的記錄進行整理的過程。
其探測對象包括近地層大氣、高空大氣以及一些特殊區域的大氣(如大氣邊界層、城市熱島環流、峽谷風場、海陸風場等)。
發展過程
大氣探測的發展主要有以下幾個時期:
①創始時期。這是在16世紀末發明第一批大氣探測儀器以前的漫長時期,這期間發明了相風烏、雨量器和風壓板等,其特點是只能定性觀察,不能定量測量,亦不能對大氣現象進行連續記錄。
②地面氣象觀測開始發展時期。16世紀末,隨著氣象儀器的發明,開始了氣象要素定量測量階段,但只是測量近地面層。
③高空大氣探測的開始發展時期。這時期陸續有人採用系留氣球、飛機及火箭等攜帶儀器升空,進行高空大氣探測。 這標誌這氣象觀測進入了立體空間探測階段。
④高空大氣探測迅速發展時期。這時期,蘇聯、德國、法國、芬蘭等國家都開始研製無線電探空儀以及其他高空探測技術,為高空大氣探測事業開闢了新的途徑。
⑤大氣探測的遙感時期。1945年美國首次將雷達套用於氣象觀測,後來發射了氣象火箭和探空火箭,把探測高度延伸到了500千米。
⑥大氣探測的衛星遙感時期。這個時期,大氣探測不僅從根本上擴大了探測範圍,也提高了對大氣探測的連續性。
分類
大氣探測按照探測方法可分為目測、器測兩類。目測指的是憑藉目力或藉助輔助儀器進行的觀測,主要由觀測員用肉眼觀測,主要套用於氣象台站對雲、能見度、天氣現象及其演變過程的觀測。器測又分為直接觀測和遙感探測,直接觀測指將儀器的感應元件直接置於待測大氣之中,根據元件性質的變化,得到描述大氣狀況的氣象參數,例如氣壓表、溫度表、濕度表等;遙感探測指根據電磁波在大氣中傳播過程中信號的變化,反演出大氣中氣象要素的變化,例如氣象雷達、聲雷達(聲波大氣遙感)、雷射氣象雷達(雷射大氣遙感)、紅外輻射(紅外大氣遙感)等。
大氣探測系統按照感測器所處位置可分為天基觀測、空基觀測和地基觀測系統。感測器在中層大氣之外的為天基觀測,主要由低軌衛星和高軌衛星以及相應的地面套用系統組成;感測器在地球表面以上、中層大氣及以下的為空基觀測,主要由氣球探測、飛機探測和火箭探測組成;感測器在地球表面的為地基觀測,主要由地面氣象觀測、地基氣候系統觀測、地基遙感探測、地基大氣邊界層觀測、地基中高層大氣和空間天氣監測、地基移動氣象觀測、地基氣象觀測運行監控和技術保障等組成。