有個問題：雲端之上到底是如何觀測天氣的？

「今天我們來聊聊雲端之上知天氣」

眾所周知，飛行計劃需要精確的天氣預報，以便通過計算了解頭部及尾部風和空氣溫度造成的燃料消耗。由於飛機大密度地在機場起飛降落，其所攜帶的感測器自動探測的氣象觀測資料已成為機場及其附近空域的實時探空資料。

關鍵詞：飛機觀測

這些高密度的資料使得預報員能夠連續監測機場及其周邊地區的氣象要素及其時空變化特點，進而捕捉到一些常規探空觀測難於發現的中小尺度天氣系統及其演變趨勢，為準確製作臨近和短時預報提供了準確的預報依據。

地基、空基、天基

在地基、空基、天基三大領域中，氣象觀測的方法複雜多樣，通過地面氣象站、雷達、探空火箭、探空氣球、氣象衛星等都能夠獲取相應的氣象數據。大部分商用飛機也裝有氣象感測器和自動數據收集和處理系統，該系統可以把飛機在飛行中測得的氣象數據自動傳輸到地面，從而完成飛機氣象觀測的主要過程。

國家氣象信息中心高級工程師姜濱認為：

飛機氣象觀測的優勢突出，在飛機爬升、巡航、下降階段均可採集數據，且頻次高、密度大，可彌補已有氣象探測手段在獲取大洋上空和高層大氣數據方面的不足。而飛機觀測資料的應用，也可以對提高航空天氣預報和二次飛行計劃的精準度起到積極作用。

採集、傳輸與應用

在實現飛機氣象觀測的過程中，有三個十分重要的參與者，即航空公司、數據鏈接服務提供商（空中地面通信）和氣象局（數據收集和提供應用）。

飛機觀測資料採集過程示意圖（來源：國家氣象信息中心）

飛機觀測資料採集－傳輸－處理－應用流程圖

（來源：國家氣象信息中心）

在航空公司方面，飛機配備比較成熟的自動數據收集和處理系統，可採集風向、風速、溫度、氣壓、風場等氣象信息。觀測數據由機載匯流排傳輸至空地數據鏈數據傳輸組件，並進行數據打包，通過空地數據鏈向地面轉發，這就是數據鏈接服務提供商起到的作用。氣象局在獲取傳輸過來的氣象觀測資料後，可開展大量的數據管理和分析，進行相關的監測預報。

觀測資料應用價值較高

早在20世紀90年代中期，國際上就開展了飛機觀測資料的同化應用研究，許多研究表明，飛機觀測資料有助於提高數值天氣預報的準確率。

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近年來，在國際民航組織和世界氣象組織的全力推動下，航空器氣象資料的採集、分發及應用工作在發達國家地區以及一些發展中國家全面鋪開。

姜濱表示：

目前我國的飛機觀測資料主要集中在東部地區，西部偏少。總體來說，我國現在的飛機氣象觀測資料收集和傳輸穩定，資料質量穩定，具有較高的應用價值，已成為我國高空氣象觀測資料的重要組成部分。

我國關於飛機氣象觀測資料在數值預報中的應用研究工作始於2002年底，中國氣象局與民航部門之間進行了民用航空器探測氣象資料的採集傳輸試驗，完成了資料的編解碼工作，建立了資料接收平台。

目前，我國航空公司97.6％以上的航空器已安裝了氣象資料自動感測器和空地數據傳輸設備，民航數據通信公司已在全國範圍內的110多個機場建設了170多個地面站，用於接收飛機下傳的氣象觀測資料。

服務飛行的同時改善數值模式

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目前飛機獲得的觀測數據主要用於資料同化，飛機氣象觀測資料是快速更新同化系統中除雷達、地面站之外最重要的觀測資料源。國家氣象中心在全球和區域模式中同化飛機氣象觀測資料，同化試驗表明，在數值模式中同化飛機氣象觀測資料有助於提高3至12小時短時臨近天氣預報的準確度。

姜濱坦言：

飛機觀測的優點在於爬升、巡航、下降階段均可採集數據，且頻次高、密度大，缺點在於只在航線上有數據，且沒有濕度數據。

目前飛機獲得的觀測數據主要用於資料同化，飛機氣象觀測資料是快速更新同化系統中除雷達、地面站之外最重要的觀測資料源。國家氣象中心在全球和區域模式中同化飛機氣象觀測資料，同化試驗表明，在數值模式中同化飛機氣象觀測資料有助於提高3至12小時短時臨近天氣預報的準確度。

此外，飛機觀測資料可以提高

大尺度的短期和中期天氣預報能力

提高海洋上空的高層風場預報

這種提高效果在探空資料稀疏的地區更明顯

在模式同化分析過程中

加入飛機觀測氣象資料

可以提高我國華南地區暴雨過程的

降水區域和強度模擬能力

在大霧天氣的數值模擬和分析過程中

飛機觀測氣象資料

對氣溫場分析有顯著影響

在全球範圍增加飛機資料

可使得急流的模擬效果

更接近於觀測的實際情況

高層飛機資料還可應用於

分析大西洋氣旋結構和移動軌跡

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（本篇摘編自《中國氣象報》2016年12月9日四版）

來源：中國氣象局

『 中國氣象科普 』

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