鄂西北上空，风廓线雷达捕捉到低空急流，并暗藏微弱辐散；百公里外的豫鄂边界，降雪明显——这背后，正是大气垂直结构的细微差异引导天气走向。当今冬最强寒潮裹挟雨雪席卷我国大部地区，一种名为地基遥感垂直观测系统似“垂直之眼”穿透对流层大气，为气象工作者解锁寒潮密码，助力防灾减灾。

应时而生 破解垂直观测难题

传统气象站重在近地面观测，缺乏对大气垂直结构连续、精细的监测，这一短板成为制约强对流、雷暴、大风等灾害性天气精准预报的难题。

对此，中国气象局深入贯彻习近平总书记关于气象工作重要指示精神，紧扣《气象高质量发展纲要（2022—2035年）》战略部署，前瞻性推进地基遥感垂直观测系统建设。

如今，一张覆盖关键区域、探向万米高空的“三维天网”已初具规模，131个地基遥感垂直观测系统与探空站同址建设，显著提升重点区域大气垂直廓线观测时空分辨率，持续为预报服务、防灾减灾和经济社会发展注入精准高效的“垂直智慧”。

“与传统地面观测不同，这套系统通过声、光、电、热等物理特性，以主动或被动遥感方式，分钟级、米级精度捕捉垂直大气柱的气象参数。”中国气象局气象探测中心正高级工程师陶法解释，这种“穿透式”观测能精准捕捉大气垂直结构的细微变化，提升灾害性天气的监测预警能力。

“十四五”期间，气象部门在探空站同址构建的“五合一”观测体系——由风廓线雷达、毫米波测云仪、地基微波辐射计、气溶胶激光雷达及导航卫星水汽电离层探测系统（GNSS/MET）组成的地基遥感垂直观测系统，实现了从地面到对流层顶的全方位覆盖。

五类核心装备各司其职，构筑起立体监测网络：风廓线雷达借助大气湍流的电磁波散射效应，连续获取从地面到6千米高空的风场数据；毫米波测云仪专攻云探测，通过毫米波精准识别云高、云厚、云相态及粒子分布；微波辐射计被动接收大气辐射信号，反演温度与湿度的垂直分布特征；气溶胶激光雷达主动发射激光，分析气溶胶粒子后向散射信号，掌握不同高度气溶胶浓度与粒径分布；GNSS/MET利用卫星信号大气延迟效应，反演大气可降水量。这套系统如同气象工作者的“高空显微镜”，通过监测对流性天气、锋面活动、边界层演变等过程，为强对流、暴雨洪涝、雾霾、寒潮冻害等灾害防范提供支撑。

透视寒潮 立体数据支撑预报服务

垂直观测的核心优势，在今冬最强寒潮应对中展现得淋漓尽致——它能精准捕捉冷空气的垂直厚度、下沉运动特征，进而预判寒潮强度、影响范围与降温幅度，为霜冻、冰冻等冻害预警提供关键依据。

“1月18日晚至21日，我省将出现今冬最强寒潮和雨雪冰冻天气……”1月17日，这条预警短信精准推送至湖北用户。此次寒潮中，湖北十堰北部、襄阳等地出现大雪到暴雪，丹江口遭遇大暴雪，部分地区伴随冻雨，交通运输与电力保供面临严峻考验；而宜昌大部为小雨，半高山以上则出现雨夹雪、冻雨或冰粒，天气形态复杂多变。

这些差异被三峡国家气象观象台的“垂直之眼”全程捕捉。自2022年7月该系统落成以来，为当地复杂天气研判等提供了多维度数据支撑。“垂直观测资料让我们能精细化分析风场、温度、湿度的垂直分布，有效订正数值预报结果。”湖北省气象台首席预报员高琦举例，鄂西山地的迎风坡低层风速增强常伴随降水加剧，毫米波测云仪的相态识别产品能第一时间反馈实况，帮助预报员精准调整预报结论。

在此次寒潮过程中，湖北气象部门通过风廓线雷达监测发现，19日白天鄂西北风速达急流标准但存在微弱辐散，核心辐合区位于河南，正是豫鄂降雪差异的关键成因；毫米波测云仪识别出宜昌、恩施以降雨为主，地面低于0℃区域形成冻雨；微波辐射计捕捉到对流层中低层逆温层，为相态起始时刻判断提供依据。

河南的寒潮防御同样受益于垂直观测。1月18日起，河南遭遇今冬最强低温冰冻雨雪天气，全省5套已建成的地基遥感垂直观测系统持续发力。“风廓线雷达监测的边界层风场变化，能实时检验数值模式对低空急流的预报效果，帮助我们订正强降雪落区。”河南省气象台首席预报员栗晗介绍，微波辐射计的高频次温度廓线产品，联合毫米波测云仪的云廓线产品，帮助预报员精准捕捉到冻雨、暴雪的相态转换过程，显著提升了高影响天气的研判精度。

目前河南已建成5套地基遥感垂直观测系统，有效提升灾害性天气垂直监测能力。河南省气象局供图

2025年最后一天，陕西延安的毫米波测云仪以分钟级频率探测高空大气，实时识别出降雪相态——高空以冰晶为主，低层为雪花；同址微波辐射计显示，1公里以上温度低于-8℃，中层至高层形成稳定低温层结。这些数据实时传输至预报平台，为降雪起止时间的精准预判提供了核心支撑。

精益求精 筑牢技术保障体系

新型观测系统的推广应用，也对气象工作者提出了新挑战。“设备类型多、观测原理复杂，多源数据融合时需精准把握各类设备的探测特性与局限性。”陕西省大气探测技术保障中心雷达气象中心副科长陶雨雨表示，环境条件、人为操作等因素都可能影响数据质量，提升观测数据的准确性与可靠性，是支撑精准预报的关键。

多地气象部门针对性开展多轮业务培训，覆盖装备保障、资料应用等核心环节。中国气象局气象探测中心牵头构建全链条技术支撑体系，攻坚精细化大气垂直观测核心技术；研发五类设备的质量控制方法，确保观测数据可靠；开发专用观测产品，推动资料业务化应用；同时支撑全国垂直观测站网布局设计、完善业务标准、开展数据实时质控、指导仪器标校计量，构建起“试验—建设—应用—保障”的闭环体系。

从填补垂直观测空白到成为防灾减灾利器，地基遥感垂直观测系统正以“三维智慧”不断优化我国气象监测预报服务。随着站网布局持续完善、技术体系不断升级，这双“垂直之眼”将更精准地洞悉天气变化规律，为筑牢防灾减灾第一道防线、服务经济社会高质量发展提供更坚实的气象支撑。

（作者：李悦 责任编辑：闫泓）