来源: 发布时间:2010-08-24 |
编者按:台风,这种悄然生成、摇摆不定的热带气旋,每年都会有意无意地“搭讪”我国的沿海地区。但30多年来,气象部门不仅从未因它的诡异行踪而漏报,而且将多个台风的汹涌肆虐之势及时预警,化险为夷。从遥望地球的风云系列气象卫星、组网观测的新一代天气雷达到遍布我国沿海地区的地面自动气象站、海洋气象浮标站,一双双观云测天的气象“慧眼”让我们把台风尽收眼底,一张张庞大的监测网推动我国的台风预报水平达到世界先进水平。本版拟于近期推出台风系列文章,为我国的台风监测、预报与服务“画”一张真实、客观的脸谱。
7月21日,在中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的会议室里,3位科学家正在讨论今年的飞机观测台风计划。经过了一年的沉淀,他们对于这项实验有了更新的认识。
“这是一件很有意义的事情,我们肯定要继续做下去。 ”实验的策划者之一倪允琪教授这么说。
热带气旋的生成原理是气象学中最鲜为人知的一项。美国海军研究院的哈尔博士 (PatrickA.Harr)表示,洋面上有许多热带扰动,但其中只有10%会形成热带气旋,这中间的原因,是人类一直不解的谜。
而台风,就是在热带洋面上形成的强烈热带气旋。
在过去,除了设在少数海岛上的观测站能实测到一些数据外,对于海面上台风的观测大都依赖航行在世界各大洋航线上的各国商船开展的义务观测。这些商船的航线大多相对固定,在台风多发季节船只也会尽量避免出行,对台风近距离的观测资料始终难以获得。 1943年,美国首次成功利用飞机观测台风,并于1945年开始对太平洋上的台风实施正式的飞机观测。
在飞机尚未成为台风监测领域的“新丁”时,卫星技术的应用曾在上世纪 70年代给台风的监测和预报带来了质的飞跃,至今仍发挥着无可替代的作用。 30年多来,人类从未漏报过一次台风。
7月22日下午,在今年第3号台风“灿都”登陆广东的一个多小时后,国家卫星气象中心机房的电脑屏幕上正显示着它从上至下的一张剖面图。图片下部深蓝色的雨区从登陆前的左右两个合并为中间的一个,“这说明台风的眼区已经有所填塞了,台风强度已明显减弱”,遥感应用室气象科副科长王新介绍说。
这张图就来自于极轨气象卫星风云三号的微波遥感技术。在我国的气象卫星中,风云三号第一次使用了这一技术,“可以透视台风中上层的内部结构信息,尤其是台风的暖心结构,对于监测台风的强度变化有非常大的帮助”,国家卫星气象中心遥感应用室主任方翔说。
气象卫星的本领来自于它所携带的遥感仪器。这些遥感仪器能够接收和测量地球及大气的可见光、红外与微波辐射,并将它们转换成电信号传送到地面。
从台风还处于扰动的胚胎时期起,气象卫星就开始了密切监视,并且对台风形成中需要的洋面温度、水汽输送等大尺度环境场条件及垂直方向的风切变进行探测。
通过这些卫星资料,预报员们可以对台风的位置、强度、移动路径及登陆前后的风雨影响等作出预测。中国气象局台风与海洋气象预报中心主任钱传海表示,“借助卫星云图,我们发现热带气旋生成迹象的时间至少提前了2天至3天”。
被称为“天气卫士”的气象卫星因此成为监测台风和进行台风预报的有效工具。“近年来台风预报的准确率不断提高,和气象卫星资料的丰富和质量提高有很大关系。 ”方翔说。
22年前,中国发射了第一颗自己的气象卫星——风云一号,此后又将多颗静止和极轨气象卫星送入太空,逐渐跨入气象卫星强国的行列。从2007年汛期开始,我国实现了风云二号系列静止气象卫星的“双星观测”,每隔15分钟就能收到一张静止气象卫星发回的云图,可以更好地捕捉台风的连续变化。方翔表示,在不远的将来还可以实现卫星对台风内部结构的精细化全面剖析。
目前,我国新一代静止气象卫星风云四号已经立项,并进入可行性研究阶段。作为我国的第二代静止卫星,风云四号在时间和空间分辨率上都有很大的提高,并新加入了垂直探测及闪电定位仪器。方翔对于它革命性的改进很有信心,“它上天后,对我国台风的观测能力会有很大的推动作用”。
飞机:大陆台风观测的新领域
2009年8月7日,一架带有4台涡轮螺旋桨发动机的运八 C型运输机从广东某机场起飞。2009年8月7日和9日,这架飞机三次飞至南海上空,在台风“莫拉克”和“天鹅”外围投下 39枚探空仪。
这是继欧美、日本等国和中国台湾之后,我国大陆首次利用机载探空系统成功开展台风观测。“通过飞机观测得到的垂直探空观测资料,是我们用其他方式无法获得的。 ”倪允琪说,他所在的中国气象科学研究院从2006年组建灾害天气国家重点实验室之时就承担起了这一任务。初次任务的圆满完成,意味着在雷达、卫星等手段之后,我国大陆开始进入了台风观测上的新领域。
当台风还在海洋上时,世界各国普遍通过气象卫星获取的云图来分析台风位置和移动路径。但这些用卫星资料反演运算出来的数据与实际情况仍存在一定程度的误差。 “所以,我们希望通过这样一个中国大陆还没用过的观测手段,来获得其他业务手段所不可能观测到的资料。”倪允琪说。
那时他们没有想到,光是做准备,就花去了三年时间。把方案交上去之后,他们得到了中国气象局领导和有关部门的大力支持,并取得了空军领导部门的同意。随后,他们开始与空军等部门协调、改装飞机、商量飞行区域、试飞……其间,还经历了汶川地震,“飞机都派去运物资了”。就这么一直拖到2009年,灾害天气国家重点实验室的刘黎平、崔哲虎等3位科学家终于在“莫拉克”和“天鹅”同一天生成之后的两天里,登上了飞机。
用倪允琪的话来说,这是一次危险的飞行。无论对于飞机上的气象科学家们还是飞行员都是第一次。
每次飞行大约持续 4个小时。其中一次,他们飞到了距离“天鹅”中心400公里的位置,“已经进入了螺旋云带的内部”。投下的探空仪每隔0.5秒就发回一组数据,“差不多每下降5米就有一组数据”,崔哲虎博士说,“这些不同高度层的数据是直接观测得到的,是最准确的数据”。
事后,广州热带气象研究所的研究人员用这些数据作了5次台风路径的检验预报,几乎每个时次的预报都有改进。 “到24小时的时候,整体5次的预报改进了足足20公里。 ”倪允琪说,“这证明我们通过机载下投式探空对台风直接实施观测来提高台风路径预报的精度还是可能的。 ”
目前,我国大陆尚未把飞机观测纳入台风监测的业务,但倪允琪认为,当前我国的观测技术水平已经基本达到机载下投式探空观测的要求,一旦解决了与空军等部门的协调和积累了在台风内部飞机安全飞行的经验以及解决观测资料的实时应用等问题,飞机观测在业务上应用的前景将十分广阔。
多种观测追逐台风踪迹
台风一旦进入460公里的监测范围,陆地上雷达的观测优势就充分显 现出来。雷达能够随时对台风进行监测和跟踪,通过分析回波的特征,反演出台风的影响区域及强度。
与卫星相比,雷达具有其自身的优势。首先,雷达时效性好,能够随时开机,接收频次也更高, “每6分钟就可以得到一张监测图像” ,钱传海说。其次,雷达提供的监测资料参数详尽,图像具有更高的分辨率,能够准确测出台风的强度,比较好地反映台风内部结构,为台风的预报和定位提供有力的参考依据。目前,针对台风监测方面的研究是我国天气雷达进一步研究的重点。
随着台风进一步逼近陆地,自动气象站和移动观测车又派上了用场,它们在各自的观测范围内密切监视着台风影响下风速、风向、气压等的变化。
“这些手段互相配合,对台风变化的监测很有帮助。”钱传海表示,比起他1993年刚开始作台风预报的时候,如今的观测手段丰富了许多。
近几年,中国气象局在全国范围内增加了地面观测系统的布置,以改善国内观测系统,加强地面观测的次数和密度。
随着气象设施的改进和数量的增加,我国已经建立起了地面监测网、高空气象探测网、气象雷达探测网、气象卫星监测系统、海洋监测网络以及国际间气象资料交换系统。这些监测手段形成了一张巨大的网,日夜不停地追逐着台风的踪迹。
虽然人类目前尚未能完整剖析台风的内部结构,观测数据的应用仍然不够充分,但气象及各相关学科科学家们的努力,让人们比以往任何时候都更加接近台风。
也许终有一天,他们能为台风描出一幅完整的画像。 (来源于2010年8月24日《中国气象报》 作者:詹璐 李伟)

