随着低空经济的快速发展,气象服务在保障低空飞行安全和提升经济效益方面正发挥着至关重要的作用。
在低空经济时代,天气特征是适飞空域、时域资源开发利用的重要依据。一方面,低空风切变、低能见度、强降水、强对流、晴空湍流、结冰等气象因素直接影响飞行器安全,管理方需根据精细尺度的低空气象风险评估开展航线区域划定和分类;另一方面,低空经济涉及多种应用场景,如物流、农业、消防、旅游、应急救援等,这些场景对气象条件的敏感度和服务需求各有不同,但仅靠低空观测无法满足相应的精细化服务需求。因此,高时空分辨率的低空气象实况网格分析产品应运而生,它们不仅可以为航线分类、飞行器分级管控提供建议,还可以为不同应用场景所需的定制化、有针对性的气象服务提供数据支撑。
国家气象信息中心(以下简称“信息中心”)在实况业务上精耕细作,依托信息中心承担建设的中国气象局气象实况分析重点团队、气象实况分析创新工作室,以及配套成立的三维大气、陆面与地球表面等5个中心实况分析团队,持续挖掘海量观测数据的应用价值,结合传统数理分析与人工智能分析方法,统筹各类常规地面气象站、天气雷达和风云气象卫星观测资料核心处理技术,实现空—天—地多源离散、异构数据的融合应用,构建空间全覆盖、时间均匀、实时、快速、全面、精准的“全球—区域—局地”一体化实况分析业务体系,产品分辨率全球达10公里、中国区域达1公里、重点局地达百米。这些技术积累为信息中心快速研制满足应用需求的低空类实况分析产品提供有力保障。
针对精细气象数据护航低空经济发展的示范建设工作,信息中心聚焦调研一线低空经济企业和相关部门在保障飞行安全、提升飞行效率上的气象服务需求,深挖当前数据产品在支持低空经济发展、增强公共服务能力上的问题和短板,组建攻关团队,开展低空实况科技创新,陆续研制了三维云、低空风、降水、能见度、灾害性天气等32种低空类实况分析产品。
在低空飞行中,风切变、上下气流的信息对飞行稳定性和安全性构成威胁,高分辨率、高精度的水平及垂直低空风实况分析产品是低空安全飞行气象立体监测感知的重要手段。攻关团队在全球大气实况分析产品的基础上,研制了3公里以下57层的低空三维温度、比湿、相对湿度、风等要素产品。
针对低空飞行中对于低能见度天气条件实时监测的需求,团队通过机器学习方法,使能见度实况产品分辨率提升至1公里,有效改进重污染天气中的精度表现。同时,围绕对飞行安全有严重影响的灾害性天气,团队基于多源资料开展强对流天气特征提取与融合分析技术攻关,研制中国区域1公里/10分钟短时强降水、雷暴大风实况分析产品,帮助飞行器规避对流系统、雷暴等危险天气。
大城市低空无人机物流、表演、航拍以及农业植保等新兴经济活动,往往对局地尺度精细化气象服务有更高要求,团队在已有的100米/5分钟近地面温湿风、降水等实况分析基础上,逐步扩展要素种类,通过引入百米级高分卫星地表静态环境参数以及城市下垫面信息,研制百米土壤湿度实况产品,优化微尺度三维风场结构,实现产品面向不同场景的定制化应用。
目前,信息中心研制的多种低空类实况分析产品已在多家省级气象服务保障平台应用,包括江西通航气象服务平台、深圳市低空物流气象服务平台、浙江省气象服务保障平台等,为当地低空经济高质量发展保驾护航。
下一步,信息中心将提升多源低空数据汇聚收集能力,研究基于物联网的多源、高频、高密度观测数据自适应接入和流式快速处理技术,构建低空气象数字底座;加强低空三维气象多源观测同化及融合技术研发,提升低能见度、低云、风切变、微下击暴流、涡旋、湍流等天气条件的快速识别、诊断和分析能力,研发更加精细化的低空三维实况分析产品;搭建低空经济气象保障服务示范平台,研究低空气象数据云计算和数字孪生可视化技术,探索物流运输、应急救援、低空文旅等数据应用示范场景。