[发明专利]一种基于临空飞艇的新型台风追踪探测方法与系统

说明书

本发明公开了一种基于临空飞艇的新型台风追踪探测方法与系统，属于临空信息系统中监测预警自然灾害的领域。本发明的台风追踪探测系统包括搭载在飞艇上的台风追踪飞行控制器、艇载台风探测雷达、浮空气象感知节点、气象感知定点投送器和艇载接收器，以及安装在地面工作站上的高分辨数字台风仿真系统。本发明方法利用飞艇追踪台风位置，在台风上方向其内部按需投放感知节点，通过传感器采集内测数据，经由飞艇回传至地面站，对台风进行同化模拟，实现预报减灾。本发明不受地基约束，飞艇可以在海洋上空追踪监测台风发生、发展、消亡的全过程，相比现有地基、天基探测方法，本发明具备长时驻空、广域覆盖、持续追踪、数据实时回传的优势。

技术领域

本发明属于临空信息系统中监测预警自然灾害的技术领域，具体涉及一种基于临空飞艇的新型台风追踪探测方法与系统。

背景技术

台风是世界上最严重的自然灾害之一，危害巨大，世界年均发生60多次，以美国为例，2005年“卡特琳娜”飓风造成美国5100亿美元的损失；而我国台风年均登陆数量7.6个，位于世界第一位。可见台风灾害巨大，而且防范代价高，台风的预报尤为关键。

台风的结构非常复杂，半径为200～300km，高度15km左右，其内部环流结构复杂，有云顶盖、风眼、眼墙、内核等，其中内核区风速极强，并且湍流多。台风经历从发生、发展到消亡等过程，生命周期一般为7～10天，最长可达20天以上，若在海上观测，行程很长，全程和内外结合观测极为困难。

目前国内外对台风预警的研究中，天基仪器方面，我国研制的气象卫星风云4，是全球首个具备垂直探测能力的静止气象卫星(参考文献1：董瑶海.风云四号气象卫星及其应用展望[J].上海航天,2016,33(02):1-8.)，垂直分辨率为1.5km，水平分辨率为16km，由于轨道高度较高，有着全天候、大范围的优势，可以获得高分辨率的观测数据，但不足是非直接观测、精度不够，没有传感器深入台风内部定量观测，所以观测的气象要素不全，如，只能观测风速、气压、温度、湿度等方面；地基仪器方面，有地基雷达、自动站、车载观测站等，最新的有美国的下一代雷达NEXRAD(参考文献2：Doviak R J,Bringi V,Ryzhkov A,etal.Considerations for Polarimetric Upgrades to Operational WSR-88D Radars[J].Journal of AtmosphericOceanic Technology,1998,17(3):257.)和中国的新一代多普勒天气雷达CINRAD(参考文献3：赵放,冀春晓,钟建锋.CINRAD-SA雷达在正面登陆台风预警中的应用[J].气象,2006,32(2):46-51.)，空间分辨率基本都是0.2～0.3km，可见精度要比天基仪器高，优势是组网观测时间较长，但不足是由于受限于路基，只能对近海区域即将登陆的台风进行观测，而海上监测能力弱，无法对台风在海上形成、增强等阶段进行有效探测，导致预警时间短，而且如果在强风情况下，地基探测系统很易损毁。

综上所述，台风内部精细结构的连续直接观测是重大战略需求，能够有效提升防灾减灾能力，从而减少经济损失和人员伤亡。目前来看，无论使用现有何种方法，都有局限性，均无法对台风进行全过程、多要素的精细观测，因此，亟需提出新原理和新方法，具备长时驻空、广域覆盖、持续追踪的特点，来实现对台风的大区域、全过程、多要素的同时直接观测。

发明内容

针对现有的地基、天基探测方法均无法对台风进行全过程、多要素的精细观测的问题，本发明突破已有台风追踪探测设备的观测限制，提出了一种基于临空飞艇的新型台风追踪探测方法与系统，基于空基探测，可以实现大区域、全过程、多要素的同时观测。

本发明提供的一种基于临空飞艇的新型台风追踪探测系统，包括搭载在飞艇上的台风追踪飞行控制器、艇载台风探测雷达、浮空气象感知节点、气象感知定点投送器和艇载接收器，以及安装在地面工作站上的高分辨数字台风仿真系统。飞艇通过宽带数据链与地面工作站进行通信。