以往大气科学领域与相关业务行业，地基大气垂直探测系统一般采用探空气球固定站点非连续观测(每日08时、20时)的传统方式，由于观测时间间隔较大，难以获取高时空分辨率的大气三维立体结构观测数据。尤其在无人区、荒漠等气候环境恶劣不易建立观测站的地方，地基大气垂直探测资料几乎为空白，可称其为“观测盲区”，是我国大气垂直探测与地基综合观测最为薄弱的区域。同时，由于缺乏午后对流系统发展最旺盛时段的连续观测，难以实现与我国风云气象卫星遥感产品的融合与同化，这严重制约了青藏高原区域的气象观测能力与下游天气气候数值预报水平，以及对青藏高原地—气相互作用、水循环等相关物理过程的认知。为此，第二次青藏高原综合科学考察研究（以下简称“第二次青藏科考”）任务一负责人、中国工程院徐祥德院士提出了在“观测盲区”创建以立体探测智能无人驾驶车为运载平台，通过探空基站为支点与多个运载平台综合探测优化组网的途径，拓展卫星遥感监测与探测运载平台、探空基站组网观测的新模式。在“观测盲区”恶劣气候环境条件下，实现24小时不间断探测，精准获取大气三维结构数据，捕捉上游敏感区灾害天气“强信号”，革新当前综合观测系统固定站网的业务模式。

经过中国气象科学研究院与毫末智行科技有限公司、北京厚立德有限公司一年多的努力，完成了无人驾驶移动立体探测平台的升级研制，第二代无人驾驶移动立体探测平台搭载在具有更强无人区适配性（动力、穿越、改装、拖挂等性能）的长城山海炮皮卡车上。为了掌握无人驾驶移动立体探测系统在无人区恶劣气候环境野外作业中可能存在或遇到的实际问题，检验新一代无人驾驶移动立体探测平台在无人区的可行性、安全性、稳定性，以及行进过程中移动平台数据实时回传系统性能，2024年5月13—19日第二次青藏科考无人驾驶移动立体探测平台（以下简称“探测平台”）野外试验在青海开展。这也是我国首次在青藏高原北部开展此类试验。

青海省属青南高原区、西北干旱区和东部季风区三大自然区的交汇区域。基于无人区恶劣气候环境条件、现有常规探空气象站及其观测时间等考虑，本次试验特意选定青藏高原北部无人区格尔木—茫崖段（215国道—315国道）为主要试验区域，东西向贯穿整个柴达木盆地。柴达木盆地地处青海省西北部干旱区，是青藏高原东北部的封闭型山间盆地，其西北、东北和南面分别被阿尔金山、祁连山和昆仑山及其支脉所环抱，平均海拔2833米。这里属于典型的高原大陆性气候，太阳辐射强、降水少、蒸发量大，无人区面积广。据当地气象部门统计，柴达木盆地年平均降水量仅有18～230毫米，而蒸发量可达1900～3000毫米。但是，在这样蒸发量远大于降水量的旱区却孕育了众多河流、盐沼湿地和湖泊。柴达木盆地常年有水且水量较大的河流有37条，季节性河流有42条，最后均注入盆地中的湖泊，形成了世界上连续分布面积最大的“咸沼泽”。从地形地貌图上不难发现，这些河流大多均发源于周围的山脉，这主要是由于周围高大的山峰截住了高空中的暖湿气流和云团，形成降水，在高山发育了众多的冰川，而冰川融水形成了众多河流、盐沼湿地和湖泊，而且盆地底层还有一层严密的“防水层”——季节性冻土。不过近年来，随着气候变化和人类活动的影响，部分盐沼正面临着不断萎缩甚至消失的威胁。

5月11—12日，在西宁和格尔木的科考准备会议上徐祥德院士与各部门再次明确本次试验方案、协调分工、部署任务。此次试验探测平台主要搭载了微波辐射计、毫米波测云仪等探测设备，可对大气三维垂直结构进行全天候观测，可实时获取大气温度、相对湿度、水汽密度廓线以及液态水廓线等数据。试验期间，两辆载有探测平台的无人驾驶车需要分别从相距600千米的格尔木和茫崖出发相向行驶，在中点东台吉乃尔湖会合，会合后两辆车继续行驶，分别前往各自终点茫崖和格尔木，并赶至各自终点位置台站完成19时15分与常规探空气象站的同步观测（格尔木至茫崖方向行驶的探测平台以下简称为“1号探测平台”，茫崖至格尔木方向行驶的探测平台以下简称为“2号探测平台”）。探测平台当日观测数据通过与格尔木、茫崖常规探空气象站当日观测数据比对，完成其数据质控试验。

5月13日，无人驾驶移动立体探测平台野外试验正式开启。06时科考队与1号探测平台赶至青海省格尔木市气象局进行大气垂直探测平台调试，07时15分与格尔木常规探空气象站同步观测。探空仪随着气球飞向蓝天，主班人员紧紧盯着屏幕中的气球，防止气球过顶或丢球；副班人员一直用对讲机汇报气球的仰角和方位。完成观测后，09时15分，科考队跟随1号探测平台沿215国道—315国道向茫崖出发。

蒙古语里，“格尔木”的意思是“河流汇聚的地方”，一路上我们看到了许多在荒漠里肆意蜿蜒的河流和色彩如画的盐沼。由于无人驾驶车上搭载了探测仪器，为避免颠簸对探测仪器的损害、保障探测仪器观测的精准度和稳定性，无人驾驶车的行驶速度始终控制在60～80千米/时。14时40分，1号和2号探测平台在中点东台吉乃尔湖会合，会合后两车继续行驶分别前往各自终点茫崖和格尔木。科考队跟随1号探测平台继续向西北方向挺进。随着离昆仑山脉越来越远，地貌也发生了明显的变化，荒漠中的盐沼渐渐消失了，取而代之的是壮观的雅丹地貌群。它们高大、冷峻、千奇百态，有时像千万条鲸鱼跃出沙海，有时像一个消失了的古老帝国留下的一座座王陵，有时则像是一座废弃的城池在荒漠中沉默着。19时许，科考队跟随1号探测平台到达茫崖，19时15分与茫崖常规探空气象站进行同步观测。同时，2号探测平台也顺利抵达格尔木，与格尔木常规探空气象站进行同步观测。

5月14日，2号探测平台继续进行移动垂直探测（格尔木—东台吉乃尔湖往返），1号探测平台则留在茫崖配合临时自建通信基站进行移动平台数据传输系统测试。高原无人区存在大面积4G通信网络未覆盖区域，需要通过自建通信基站来保障无人驾驶移动立体探测平台的通信（观测数据、无人驾驶平台定位等信息的实时回传以及无人驾驶平台突发或紧急情况接管）和定位（观测数据地理信息匹配、无人驾驶平台行驶轨迹），以实现无人驾驶平台行进数据及气象观测数据与管理平台及业务系统的高速交换。因此，本次试验在示范路线通过定点测试（测试点停车测试）和移动测试（行车过程中测试）两种方式勘测基站覆盖半径及其范围内数据传输的上下行速率，验证通信部署对无人驾驶及立体观测的支持性能。15—19日，1号和2号探测平台继续在格尔木和茫崖间往返完成移动垂直探测试验任务。

徐祥德院士表示，此次无人驾驶移动立体探测野外试验非常成功，整个试验过程中无人驾驶车运行稳定，移动探测平台全天候数据采集实时回传无误。徐祥德院士指出，无人驾驶移动立体探测平台为恶劣气候环境下连续获取大气三维结构提供了新的可能，它的成功标志着传统固定站网观测业务“卡脖子”的问题得以破解；上游敏感区高时空分辨率的大气垂直探测数据同化进数值预报模式中可大幅提升下游预报的精准度以及灾害性天气预报的提前量，增强应对极端天气和气象灾害的能力与韧性，也充分体现了气象科技能力现代化的硬实力。徐祥德院士表示，2024年5月20日开始，试验团队着手完成本次试验数据的整理与质控；2024年6—8月，试验团队在青海“观测盲区”开启常态化大气垂直结构全天候无人驾驶移动探测，以进一步积累无人驾驶移动立体探测、数据质控、模式同化以及常态化运行管理等方面的经验，为推进天—地—空一体化综合观测组网系统以及业态革新注入新的发展动能。