奥林匹克山的贼神偷吃的第一顿美食(奥林匹斯山)

徐小凤

当我听到奥林匹克山的天气测试时，我会想到希腊。后来经过仔细调查，奥林匹克山原来位于美国华盛顿州西北角毗邻太平洋的一个半岛上，被称为奥林匹克半岛。这个命名和希腊有点关系。18世纪，英国人深入半岛，被这里壮丽的山脉所吸引。感觉就像希腊众神居住的奥林匹斯山，开始与奥林匹克山相称。直到1938年，以奥林匹克山脉为中心的美国国家公园正式建立，半岛、公园、山脉也被冠以奥林匹克的名号。

一个

2014年2月，美国国家航空航天局(NASA)成功发射了rain卫星GPM，这是一颗具有双频雷达和13通道(10~183GHz)微波成像仪(GMI)以及主被动遥感相结合的其他有效载荷的气象卫星。降雨雷达通过Ku(13.6GHz)和Ka(35.5GHz)频段，从外界空主动扫描观测地球上的云和雨，从而提高全球降水观测能力。对于大量的无人居住地区，卫星降水观测是一个很好的弥补手段。虽然在精度上比不上实测仪器，但在时间空分布上具有独特的优势，对气候演变趋势的分析尤其有价值。这颗卫星也叫GPM-CORE，是GPM星座的核心星。整个星座包括美国国家航空航天局和日本空间局(JAXA)现有的一些气象遥感卫星，以及有双边协议的卫星，还有法国的CNES、印度的ISRO、欧洲气象卫星应用组织、美国的NOAA，该系统中每颗恒星观测到的信息可以及时共享，增加了整体观测功能，提高了效率。

从遥远的Tai 空对地球进行主动遥感观测，需要对其观测精度进行检验和定标，还需要对其生产的各种应用产品进行精度修正。比如雷达探测估算的降雨量，就需要和地面实测数据进行对比。虽然热带雨卫星TRMM的应用和试验，为外空地对地雷达反演降雨积累了丰富的经验和算法，但GPM将探测范围从热带扩展到了全球，需要对中高纬度地区的降雨类型反演算法进行调整和重新验证。

受中高纬度太平洋西风带斜压天气系统和地形的影响，奥林匹克山谷一个季节的降水量可达2000 ~ 4000毫米，而且由于山地环境，云系的微物理相在垂直方向上变化很大。无论从气象学还是区域气候学的角度来看，该地区都是一个理想的野外试验区。通过布置各种类型的观测设备，在多变的天气系统影响下，可以对不同类型的探测数据进行综合分析和模拟，并与GPM的观测信息进行对比。做这样的试验，既可以标定卫星数据的精度，又可以分析研究奥林匹克山特殊的中纬度地形产生的复杂天气系统，还可以完善该地区卫星雷达的降水反演算法，显然是一举多得。

2

奥运气象实验从2014年秋季开始，一直持续到2016年春季。重点观测活动集中在2015-2016年秋冬两季。来自NASA、NOAA、国家基金会(NSF)以及各大学相关领域的专家参与了本次实验。他们在地面部署了四种双极化多普勒雷达，包括S波段、X波段、Ku波段和Ka波段。s波段雷达和X波段雷达用于监测各种天气系统。Ku和Ka波段雷达不仅有助于监测天气系统的精细结构，而且可以直接与GPM卫星上的Ku/ Ka波段雷达信息进行对比和校正。

地面观测的另一个重要特点是沿奥运山方向设置了自动观测站，形成了沿山攀登、向下流动和天气系统变化的立体观测，使我们可以更详细地了解山体对天气系统的影响和天气变化的连续过程。此外还安装了自动摄像头，可以监控记录降雪和积雪情况。

除了对地基的全面观测，来自空的观测设备也展现了强大的能力。NASA在空年提供了四架研究飞机参与观测。除了飞机本身携带的观测仪器，当有雨雪等天气系统时，天气系统的垂直结构也是由下投式探空仪和探空仪探测的。

美国宇航局的DC-8飞机可以在11.8公里的高度飞行。它配备了一种新的三波段雷达探测器APR-3，可以通过Ku、Ka和W频段进行主动探测。它还配备了一个多波段微波被动遥感装置COSMIR。两个设备可以一起观测，可以获得更完整的大气状况信息。美国宇航局的另一架ER-2飞机更强大，飞行高度为18公里。配备了Ku和Ka双波段雷达HIWRAP、9.4和9.6GHz双波段X波段雷达EXRAD、94GHz W波段云雷达CRS-Radar、8波段微波辐射计AirMSPI、激光雷达CPL等。与这两架飞机协调的另一架飞机是美国北达科他大学提供的Citation飞机，它可以在0.6到7.5公里的高度飞行。它装有最先进的云微物理探测器，主要在云中飞行，可以直接观测云中云滴、水滴和冰晶的图像、大小、浓度和速度，用于对比和验证雷达和卫星获得的遥感信息转换成的云水信息，从而进行算法。

这些飞机多次穿越中纬度斜压风暴系统，获得了大量有价值的实测数据。一方面，Ku和Ka双频雷达获得的信息可以与GPM卫星获得的信息相比。另一方面，各种信息对于研究降雨过程的演变也是非常有价值的。比如W波段雷达信息可以观测到云层中更细小的水滴和冰晶颗粒的变化，再结合波长更长的地面雷达探测信息，信息会更加完整。云顶的ER-2飞机可以通过激光雷达直接获得云顶的高度变化，这也是云系发展的重要指标特征。

三

利用各种先进设备进行野外观测实验，最终目的是合理分析获取的信息，并有效应用于天气气候研究。许多科学家对此进行了分析和研究，并取得了有价值的成果。相关文献可以在许多出版物中找到。

通过了解奥林匹克山气象实验的设计和设备配置，可以得到一些有益的启示:对于空之间对地探测获得的卫星信息，无论是主动遥感还是被动遥感，都应与地面或低空实测信息进行系统比对，根据比对结果标定探测精度，改进产品算法，使卫星产品质量更加可靠。随着探测技术的提高，多频主动遥感雷达已经应用于地面、空和太空探测。与单频雷达相比，它可以获得更丰富的信息，更详细地监测雨滴、云滴和冰晶的形状、尺度、密度、运动变化和分布特征，并进一步开发更多的应用产品。对这些信息的分析和分析选择一个合适的地方进行商业和科研实验，不仅可以对探测设备的信息进行评估和测试，还可以加深对天气气候系统的认识，包括山、海、陆差异对天气系统的影响。

这种对探测设备进行比对检查和评估的大型试验，既是探测业务建设的必要环节，也是对天气气候系统有价值的针对性研究。它需要测试方案的整体设计，以及参与测试的各部门人员的密切配合，包括提供各种设备、技术和方法，根据测试目标进行业务布局，采用科学的方法对不同手段获得的信息进行综合分析。只有把每个环节都考虑进去，认真做，才能达到预期的目标。

奥运气象实验中使用的探测设备，种类之齐全，技术之先进，实属罕见。参与的科学家和专业人员也是高水平的，并取得了丰硕的成果。实验的整体设计、科学的分析方法以及最终的研究进展都值得关注、学习和借鉴。