南极的低温和大风等恶劣的天气状况常常给科学考察活动带来困难，因此对天气的监测和预报非常重要。天气监测的手段之一是对高空大气进行观测，即大气探空观测。这类观测数据有助于分析和研究大气环流、提高天气预报的准确性。近年来新兴的无人机成为理想的大气探空观测平台。欧美国家已开始在北极斯瓦尔巴德群岛和南极特拉诺瓦湾等地区开展了无人机探空观测。

无人机用于南极大气探空观测有多种优势：1，无人机机动性能好，可以根据需要随时观测特定天气系统；2，无人机单次观测时间一般为20分钟左右，这对观测快速变化的天气形势尤其有利；3，无人机观测数据垂直分辨率高，采样间隔小于5米；4，无人机探空观测的水平位移小，半径大概为200米；5，无人机可多次重复使用，综合成本低。

为了检验无人机大气探空观测的价值，国家海洋环境预报中心孙启振副研究员与芬兰气象局TimoVihma教授等气象学家合作，评估了一次无人机大气探空数据对南极天气预报的改进能力。研究发现，无人机探空数据能够在一定程度上提高南极的天气预报水平，尤其是对气温、风速和湿度的预报。由于无人机飞行高度一般在两千米以下，所以其探空数据对气象要素预报精度的改进主要局限在大气边界层中。基于这些试验和研究，国家海洋环境预报中心计划在南极开展更多的无人机大气探空观测活动，包括在南极冰盖上开展航空气象观测、在南极罗斯海沿岸开展下降风垂直结构观测等。

以上研究已被《Advancesin Atmospheric Sciences》接收并出版，得到了中国国家重点研发计划项目和芬兰科学院项目的共同资助，孙启振为第一作者和通讯作者。

利用无人机在南大洋进行大气探空观测试验(a)固定翼无人机的起飞过程；（b）无人机的飞行轨迹。

论文信息：Sun,Q. Z., T. Vihma, M. O. Jonassen, and Z. H. Zhang, 2020: Impact of assimilation of radiosonde and UAV observations from the Southern Ocean in the PolarWRF model. Adv. Atmos. Sci., 37(5), https://doi.org/10.1007/s00376-020-9213-8.

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