氣象衛星在天氣分析和預報業務中的應用

2021-01-08 中國氣象局

  30年前,美國第一顆氣象試驗衛星泰羅斯—1號的發射成功,開創了人造衛星應用於氣象探測的新紀元,促進了氣象科學的迅速發展。如今,氣象衛星已廣泛地應用於我國的天氣預報業務中。

  氣象衛星雲圖在我國天氣分析和預報業務中的應用開始於70年代初。當時的中央氣象臺、中國科學院大氣物理研究所和北京大學地球物理系聯合衛星雲圖接收和分析小組,最早開始研究探索衛星雲圖在業務中的應用。以後,很快就在全國進行應用培訓和推廣。經過廣大氣象業務和科研人員的多年共同努力,目前衛星雲圖在天氣分析預報業務中已經成為一種行之有效的工具,並已形成了一套方法,在預報和服務中起著重要的作用。

  在天氣分析和預報業務應用的氣象衛星探測資料中,可見光和紅外等各種雲圖的應用最為廣泛和普遍;雲頂溫度、雲頂高度、雲量和雲的相態等也使用得較多;其它如冰雪覆蓋等陸地表面情況,海面溫度、海冰等海面狀況,垂直溫度廓線,大氣中水汽含量及溫度的垂直分布,降水區和降水量分布,高低空的風場及大氣輻射狀況等資料都分別在不同業務中起著重要的作用。目前在天氣預報業務中的應用可簡單歸納為以下幾個方面:

  1.監測颱風等天氣系統

  在海洋上,測站稀少,使用常規的氣象觀測資料很難監測海洋上天氣系統的發生發展。特別在廣闊的熱帶海洋地區生成的熱帶風暴、颱風等熱帶天氣系統常常帶來強風、暴雨等嚴重的災害性天氣。現在衛星雲圖已經成為監視熱帶氣旋活動的最為有力的工具,已經研究出了根據熱帶氣旋的雲形和結構特徵確定其強度和位置的方法。使用它可以及時準確地發現熱帶氣旋的存在,自從衛星雲圖使用以來,熱帶洋面上生成的颱風已經無一遺漏地被觀測到。結合其它各種預報工具的使用,延長了熱帶風暴和颱風的預報時效,提高了預報準確性,為防臺抗臺爭取了時間,減少了國家和人民生命財產的損失,取得了明顯的社會效益和經濟效益。例如,1986年在8607號強颱風登陸前72小時,中央氣象臺和廣東省臺就發布了將登陸影響廣東的準確預報,使該省有較為充分的時間組織部署抗臺,提前採取了措施,使海上無一船隻翻沉,無一人員傷亡。這樣的例子很多。

  2.監視和預報暴雨及強對流等天氣

  暴雨和強對流天氣往往直接造成氣象災害或者導致其它災害。這類天氣常常在一定的天氣背景下,由各種中小尺度系統的活動產生。它們的空間尺度小,生命史短。靜止氣象衛星雲圖具有觀測時間間隔短的特點,必要時間隔可加密為0.5—1小時,彌補了常規天氣探測網觀測時間間隔長(高空12小時、地面3燭時間隔)、空間分布不夠密的不足。並能夠及早地發現和連續追蹤暴雨、颮線、強雪暴等強對流危險天氣的發生發展。近年來廣大臺站的預報人員使用這種雲圖和天氣雷達,結合其它監測預報工具和方法,在降水天氣的預報,暴雨和強對流等天氣的短期和短時預報服務中取得了極為顯著的效益。例如1981年7月,長江大水,荊江不分洪的決策;1983年陝西安康暴雨的預報服務,衛星雲圖都起到了重要作用。

  3.監視測站稀疏的高原等地區的天氣我國西部的青藏高原等地區,地廣人稀、測站很少,觀測資料缺乏,限制了人們對高原地區天氣的認識和了解。衛星雲圖的研究和使用,揭示了高原上天氣系統活動的規律,發現了一些重要的天氣現象和天氣過程,改善了高原地區的天氣分析預報狀況。並使人們對高原上冷暖鋒、低渦等天氣系統的活動,夏季風入侵高原等有了較為清楚的概念,促進了預報服務水平的提高。

  此外,人們還發現影響東部地區的天氣系統有不少形成於青藏高原或者由高原地區東移。這十分有助於發現和追蹤影響東部地區的天氣系統。因此,近年來減少了漏報天氣過程現象的發生,提高了預報準確率。

  4.其它方面的應用在國家氣象中心的數值預報模式中,應用了大量衛星雲導風、溫度和溼度的垂直及水平探測資料、降水資料,彌補了廣大海洋地區測站稀疏所導致的觀測資料匱乏,提高了分析水平,改善了模式預報性能。

  在近年來新開展的遠洋導航業務中,也離不開衛星觀測的海洋上天氣實況、海面狀況和海冰分布等資料的應用。

  另外,海面溫度、地表狀況和冰雪覆蓋、輻射等衛星觀測資料的應用對製作長期天氣預報也十分重要。

  事實表明,衛星探測資料在監測森林火災、洪澇災害、航空、海洋運輸、漁業捕撈和農作物的估產等的服務中起著十分重要的作用。

  隨著我國風雲—1號氣象衛星的發射成功和靜止氣象衛星的研製,現代化業務建設的不斷發展,更加豐富、更加系統的氣象衛星的探測資料和其它各種產品將在業務中得到應用,天氣預報的準確性和預報服務水平也將隨之逐漸得到提高。(來源於1990年9月10日《中國氣象報》 作者:徐夏囡)

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