定义
探空仪(Sounding,高空温湿压观测)是一种携带温度、湿度、气压、风速风向等传感器的观测设备,通过探空气球或无人机升空,采集从地面到约 30km 高空各层大气的温湿压数据,形成大气垂直廓线,为天气预报、人工影响天气、航空气象、数值模式等提供高空观测支撑。探空是获取高空大气状态的直接手段,全球气象站每日定时施放。
探空仪通过无线电探空(L波段、GPS探空)或卫星通信实时回传数据至地面接收站。部分无人机探空采用物联网卡回传,适用于机动观测、应急观测。
技术特点
探空仪采用高精度传感器,数据采集频率通常为 1~2 秒。气球探空随气球上升,数据经无线电下传;无人机探空可定点悬停观测。探空数据用于分析大气层结、对流有效位能、风切变等,支撑人工影响天气作业时机判断(如增雨条件识别)。
应用场景
探空仪广泛应用于气象观测、人工影响天气作业审批、航空预报、数值预报等场景。探空数据与作业审批系统关联,支撑作业时机与区域选择。达希物联为气象观测设备、无人机探空提供稳定联网服务。
廓线点必须带高度
探空在物联网卡上的技术含义,只覆盖那些确实改用蜂窝回传的机动观测,例如无人机带着传感器悬停或爬升。气球探空的常规通路仍是无线电下到地面接收站,不要把卡的在线理解成全球探空都在走蜂窝。无论哪条通路,一个廓线点都必须同时有高度(或气压换算的高度)和该层的温度、湿度、风。只有要素没有高度,点就不能放进垂直廓线。使用条件是升空过程的时间、位置和传感器读数来自同一次施放,地面站或机载记录器能在链路中断时把原始点留住。无人机用卡回传时,卡的时延不能拿来重排高度:高度以气压或定位为准,不以报文到达顺序为准。
地面六类要素是站点上的一条水平记录,探空是一次升空的垂直序列,两者时间接近也不可以拼成同一条廓线。施放前的地面点可以作为廓线起点,但要标记来源。采样一两秒一个点,蜂窝不必每个点都即时成功;可以在无人机返航或链路恢复后按高度排序补传。补传包要带施放编号,避免两次飞行的点混在一张图上。
中断后续接地面时钟
容易出错的是气球或无人机升空后链路中断,地面软件用接收站自己的时钟把后到的报文接在前面,高度却已经变了。后到的低层点会被画到高层。应按传感器自带的气压或时间排序,接收时刻只作日志。另一类错误是定位失效后仍用最后一次高度继续记录。飞机或气球还在上升,高度停住,温度变化会被解释成同一层的异常。高度停止更新时应截断廓线,而不是水平延伸。
风的计算依赖位置变化。悬停的无人机没有水平位移时,不能沿用气球探空那套由位移估风的方法,应改用机载风传感器,并在记录里写明方法。混用两种方法而不标注,切变会被算错。验收做一次短时断链:恢复后的点按气压高度插入,不按到达顺序;再让高度冻结,确认廓线在冻结处停止;两次施放的编号不能出现在同一条曲线里。无线电正常的气球施放不应为了“统一上传”改成依赖蜂窝。
高度冻结处应截断廓线
定位或气压高度不再更新时,廓线应在最后一次有效高度处截断,不能按时间继续水平延伸。后到的报文按气压高度或传感器时间插入,接收时刻只作日志,避免低层点被画到高层。两次施放使用不同编号,点不能进同一条曲线。无人机悬停时不用气球那套位移估风,改用机载风传感器并写明方法。
地面站的定时观测可以作为起点,但要标记来源,不能把整条地面记录接进垂直廓线。蜂窝中断不要求每个点即时成功,返航或恢复后按高度补传即可。无线电正常的气球施放不必改成依赖蜂窝。断链后的点能按高度归位、冻结处停止、两次飞行不混合,探空廓线才不会错层。