近日，江蘇蘇省金壇國家綜合氣象觀測專項試驗外場（交通氣象），一架旋翼式無人機緩緩上升，搭載著氣象探測傳感器，對邊界層氣象環境進行探測。
這是江蘇省氣象科學研究所（以下簡稱省氣科所） 自主研發的邊界層氣象探測無人機，選用了輕型化、小型化，符合邊界層氣象探測高分辨率、高靈敏度、高準確度要求的集成氣象傳感器，不僅適用于交通氣象觀測領域，還可以根據不同的觀測需求“定制”不同的飛行模式。
江蘇省氣科所高級工程師吳泓介紹，利用無人機進行邊界層探測可以“無視”風的影響，實現真正的垂直探測，確保采集的數據更加精準。江蘇的無人機氣象觀測始于2016年。此前開展氣球探測時，需確保多地同一時間施放，人工操作導致的誤差使得實驗結果難以滿足實際需求。于是，吳泓產生了“把傳感器放在無人機上，通過聯網操控確保起飛時間一致”的想法。在通過可行性研究后，省氣科所迅速組建研究團隊開始技術研發。
很快，研究團隊自主研發的無人機邊界層氣象探測系統經過設計、研發、飛行試驗以及風洞實驗和氣動仿真實驗等技術攻關，完成定型。與此同時，一個頂著尖尖腦袋（傳感器），形似六爪蜘蛛（飛行旋翼） 的大型無人機系統也研制成功。
在研發設計以及應用過程中，無人機的功能不斷完善，團隊研制了兼具高靈敏度和高準確度的無人機邊界層氣象探測專用傳感器；無人機平臺實現了飛行高度大于3000米的設計目標，不僅滿足平原地區邊界層探測使用，還可以在高原地區使用，且飛行高度可達2000米。多次探測飛行試驗證明，無人機的水平定位精度進入0.5米范疇，空載續航時間超過70分鐘，抗風等級大于等于15米/秒。
全新的氣象觀測無人機能夠應對多種復雜氣象環境，豐富了氣象觀測數據的應用場景，提升了探測數據的使用價值。正因如此，2020年夏天，作為解決四川地區高原與盆地復雜地形探測難題的手段之一，該無人機在四川進行了針對性探測試飛，為四川氣象觀測提供了優化方案。
針對實際應用過程中，無人機旋翼轉動產生的風對精確測風有較大影響，研究團隊通過大量風洞試驗、流場仿真等手段，獲得了針對無人機的傳感器架設高度以及此高度上流場影響定量分析結果，使系統結構設計和修正方法有了大量數據支撐；結合不同風傳感器自身特性，融合實時無人機姿態數據，以流場仿真結果為基礎，建立了修正算法模型。
江蘇省氣象局牽頭在鹽城地區建設了以射陽、大豐、建湖、阜寧、濱海等地氣象局為主的無人機邊界層氣象觀測探測基地，并于2018年和2019年開展探測示范應用。其中，2019年7月還啟動了集中組網觀測試驗，獲取了無人機、載荷等性能數據和邊界層探測數據。
經過長達數月、每日5次的連續業務運行實踐，江蘇氣象部門自主研發的無人機邊界層探測裝備驗證了多點組網、協同作業的工作模式，實現了省級中心控制、異地多站點組網同時觀測作業，數據集中處理、存儲與共享，從而保證了數據的可比性，這也為推動全國無人機氣象探測業務化奠定了可行性基礎。
當前，該無人機已經在中國氣象局氣象探測中心、中國氣象局成都高原氣象科學研究所、陜西省氣象探測中心、江蘇省氣象探測中心等單位開展延伸科學試驗應用。
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