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俯瞰风云变幻 让天气预报更精准

发布时间:2022年06月15日 来源:中国气象报社

6月7日至9日,江南、华南地区遭遇新一轮强降雨天气,中央气象台发布暴雨和强对流天气预警。在同一时间的浩瀚太空中,7颗风云气象卫星紧盯风云变幻,每5分钟生成一张中国及周边区域云图,每1分钟生成一张指定区域云图……

2021年,我国24小时暴雨预报TS评分达到0.224,暴雨预警准确率达到90%,强对流天气预警时间提前至40分钟,台风路径24小时预报误差不断缩小,全球预报预测准确率稳步提高,我国首次实现对全球范围台风的预报。气象预报水平的提高,离不开风云气象卫星观测技术的发展。

敏锐的太空前哨——

强化短临监测预报预警定量支撑

每年汛期,各地时常受强对流天气袭扰。在今年南方多次强对流天气过程中,风云四号B星快速成像、对流发展监测、云顶温度、云顶高度、云类型等卫星产品为监测预报预警提供了有力支撑。

国家卫星气象中心服务首席任素玲表示,10年前,风云气象卫星每半小时甚至一小时才生成一张云图,空间分辨率为几公里,而如今的风云四号气象卫星产品,时空分辨率最高可达1分钟和250米。

为强化卫星资料对核心业务的支撑作用,今年,国家卫星气象中心推出“风云地球”平台,以预报员需求为导向,聚焦暴雨、强对流、台风等天气,强化卫星资料在精细化天气监测预警中的定量支撑作用,目前该系统已在12个省(自治区、直辖市)试点应用。

5月9日至10日,湖南出现暴雨。湖南省气象台首席预报员刘红武表示,“风云地球”提供的高时效卫星产品满足了预报员对短时临近监测的要求,对中尺度云团的移速及强降雨落区订正起到指导作用。

近年来,随着风云气象卫星的时空分辨率越来越高,其在强对流短临监测预报预警方面的作用越发重要。中央气象台强天气预报中心高级工程师盛杰表示,利用风云气象卫星制作的中尺度对流系统追踪识别、深对流识别及云闪观测产品,有效提高了短临预报的时效性,尤其是海上及高原等地基观测不足的地区,依靠风云气象卫星,监测和预警能力大大提升。

“天眼”追风——

准确捕捉台风行踪

我国是世界上受台风影响最严重的国家之一。中央气象台台风与海洋气象预报中心首席预报员许映龙表示,近年来,我国台风预报取得长足进步,风云气象卫星立下汗马功劳。

2000年以前,我国台风实时监测业务主要依赖国外气象卫星资料,且以定性分析为主。如今,风云气象卫星为监测台风动向、强度变化、三维热力结构及海洋大气环境状况演变提供高时空分辨率监测信息。2017年第13号台风“天鸽”在广东近海快速加强,若只有半小时、一小时间隔的卫星观测,预报员根本无法及时捕捉“天鸽”强度的快速变化。而2016年发射的风云四号A星,大大提高了产品的时空分辨率,5分钟一次的区域观测使预报员能更加准确地判定台风的强度和位置。

2021年,处于在轨测试阶段的风云四号B星搭载的快速成像仪,对台风“烟花”进行了1分钟连续高频观测。静止气象卫星与极轨气象卫星联合,利用先进的静止轨道辐射成像仪、微波大气探测仪和风场测量雷达等新型探测仪器,可对台风影响区域的降水分布和风场进行连续观测,为预报员实时分析和研判台风风雨影响提供重要支撑。

今年6月1日,风云三号E星和风云四号B星及其地面应用系统转入业务试运行,许映龙非常期待风云四号B星“分钟级”高时空分辨率区域快速成像仪和风云三号E星风场测量雷达等新型遥感探测仪器在今年台风监测预报中的表现。福建省气象台预报员范能柱也抱有同样的期待:“风云气象卫星提供的台风三维结构、台风降水和洋面风场等高精度产品,能立体展示台风的精细结构,实时监测台风风雨分布的演变动态,为预报员分析台风的强度、位置和风雨影响提供有力参考。”

善其事利其器——

在数值预报中“大显身手”

卫星监测数据不但可以精准反映天气系统变化,还可以通过数据同化技术融入数值预报模式,进一步提升预报精度。

中国气象局地球系统数值预报中心卫星资料同化室副主任韩威介绍,10年前,风云气象卫星只有云导风资料在数值预报业务中实现了同化应用。近年来,团队突破多项风云卫星资料同化核心技术,应用效益不断提升。2021年,7颗在轨气象卫星中13个有效载荷均实现同化应用。风云气象卫星数据在业务数值预报中的数量占比逐年提高,从2017年的6%提升至2021年的11%,定量贡献也越来越大。

特别值得一提的是,我国在国际上首次实现了静止轨道红外高光谱大气探测仪——风云四号A星大气垂直探测仪的观测业务同化,提高了台风、暴雨等灾害性天气预报精度。在2018年对“玛莉亚”等台风的目标观测和同化中,风云四号气象卫星表现不俗。数值预报与风云四号卫星探测仪“天地互动”,开展了预报需求驱动的目标观测和同化,15分钟分辨率的探测仪目标观测资料同化到中国气象局全球四维变分同化系统中。结果表明,高时间、高光谱分辨率资料显著改进了模式对台风路径以及副热带高压强度、位置的预报。欧洲气象卫星开发组织原首席科学家Johannes Schmetz评价:“这是地球静止轨道大气探测同化应用的里程碑。”2018年至2021年,团队共开展9次目标观测同化,台风24小时和48小时路径预报平均提高10%。

风云四号A星已在我国自主发展的数值天气预报系统中大显身手。韩威期待,风云四号A星和B星“双星组网”后的高时空、高光谱分辨率数据能在数值预报中有新的表现。

(作者:王美丽?责任编辑:张林)

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