近地面层以上大气层中的风。

中文名：高空风

外文名：upper wind

相关术语：高空风观测

学科分支：天气学

高空风是指地面上空各高度的空气水平运动。空气水平运动的大小即风速，通常用“m/s”表示；空气水平运动的来向称为风向，以正北为0°，顺时针方向增大的角度，用“°”表示。

高空风最终与等压线平行

图1 高空风最终与等压线平行

测量近地层以上大气的物理、化学特性的方法和技术，称为高空气象探测。高空气象探测以测定大气各高度上的温度、湿度、气压、风向、风速为主，其他还有一些特殊项目，如大气成分、臭氧、辐射、大气电等。高空风探测是高空气象探测的主要内容之一。

高空风也可采用像地面风一样的方法通过将测风仪器安装在空基平台上进行探测。但通常是利用示踪物随空气运动的轨迹来进行探测，或者利用多普勒效应进行遥感探测。气球探风是把气球看作是气流移动的质点，用仪器测量气球相对于观测点的空间坐标位置，确定气球的空间位置与运动的轨迹；根据气球在某段时间内位置的变化，计算出它的水平位移，从而计算出相应大气层中的平均风向和风速。

测量近地面直至30千米高空的风向风速。通常将飞升气球作为随气流移动的质点，用地面设备（经纬仪或雷达）跟踪气球的飞升轨迹，读取其时间间隔的仰角、方位角、斜距，确定其空间位置的坐标值，可求出气球所经过高度上的平均风向风速。根据地面测风设备不同，分为如下几种：

（1）经纬仪测风

有单经纬仪测风和双经纬仪测风两种。单经纬仪只能测出气球的仰角和方位角，气球高度由升速和施放时间推算。气球升速是根据当时空气密度、球皮等附加物重量计算出气球净带力，按照净举力灌充氢气来确定。但由于大气湍流和空气密度随高度变化，以及氢气泄漏等因素的影响，气球升速不均匀导致高度误差大，测风精度低。在配合探空仪观测时，气象站用探空仪测得的温度，气压、湿度资料计算出气球高度。双经纬仪测风是在已知基线长度的两端，架设两架经纬仪同步观测，分别读出气球的仰角、方位角，利用三角法或矢量法计算气球高度和风向风速。经纬仪测风只适用于能见度好的少云天气，夜间必需配挂可见光源，阴雨天气只能在可见气球高度内测风。

（2）无线电经纬仪测风

无线电经纬仪测风系统无线电经纬仪测风系统利用无线电定向原理，跟踪气球携带的探空仪发射机信号，测得角坐标数据，气球高度则由探空资料计算得出。因此无线电经纬仪适用于全天候，但当气球低于其最低工作仰角时，测风精度将迅速降低。

无线电经纬仪测风系统

图2 无线电经纬仪测风系统

（3）雷达测风

是利用雷达测定飞升的气球位置。它不仅测定气球的角坐标，而且能测定气球与雷达的距离，即斜距。由仰角、方位角、斜距计算高空风。雷达测风法又可分为一次雷达测风法和二次雷达测风法。前者是利用气球上悬挂的金属反射体反射雷达发射的脉冲信号，测定气球角坐标和斜距；后者利用气球悬挂的发射回答器，当发射回答器受雷达发射的脉冲激励后产生回答信号，由回答信号测定气球角坐标和斜距。显然，在相同的发射功率下，二次雷达比一次雷达探测距离更远，可测更高的高空风。但随着技术的发展，发射功率已不是大的技术障碍时，着眼于提高测风精度和经济效应等方面，一次雷达测风也有其独特优势。

无线电低空测风雷达

图3 无线电低空测风雷达

（4）导航测风

利用导航系统来测定风。气球携带微型导航接收机，检出导航信号，并调制探空发射机将信号转发到地面而被接收，根据这些信号，可确定气球的轨迹,并计算出各相应高度上的风速和风向。如图所示,任意甲、乙两个导航台的导航信号在空间某点被接收时存在时间差，对应不同的等时间差，构成空间一组双曲线族（实线）；同理甲、丙两个导航台的导航信号，在空间任意点接收到的等时间差，也在空间形成另一组双曲线族（虚线）。气球在空间某点测得甲、乙两台的时间差，可以确定它位于一根相对应的双曲线l1上。同时测得甲、丙两台的时间差后，也可以找到位于另一根相对应的双曲线l2。l1和l2两根双曲线的交点P，便是气球的地理位置。根据各时段气球理地位置的水平位移即可计算出高空的风速和风向。至于气球的高度则由气球上的无线电探空仪测定。船舶和飞机等活动观测平台通常使用导航测风。

（5）卫星测风

从20世纪60年代开始,气象卫星探测的高空风场(见卫星测风)，为观测站稀少地区提供了资料。

高空风探测误差来源于两部分：一是对气球运动的不完全跟踪引起的误差；二是气球的运动与实际大气运动之间的差异造成的误差。气球相对于大气的运动由气流尾流导致产生涡流，这种误差在日常业务观测中并不重要。不完全跟踪引起的误差是高空风探测误差的主要来源。由于定位跟踪设备的不同，所引起的探测误差也是不同的。