在「風雲四號」衛星天氣預報應用攻關團隊首席專家許映龍眼裡,「風雲四號」A星所提供的監測數據在天氣預報業務中扮演著非常重要的角色,為強化衛星監測分析業務技術、發展衛星監測客觀定量分析方法提供了重要支撐。
對於天氣預報而言,衛星監測數據可以更精準地反映天氣系統以及天氣系統在衛星雲圖上的特徵和變化。通過數據同化技術,衛星監測數據可融入到數值預報模式中,進一步提升預報精度。
相比於「風雲二號」G星、F星,「風雲四號」A星的高時空解析度觀測圖像在對颱風監測上有著質的飛躍。其紅外掃描輻射計空間解析度由原先的5公裡精細到2公裡,針對我國及周邊地區的觀測時間解析度也由30分鐘縮短至5分鐘,而且在需要滿足特定的觀測需求時,甚至可以在更短時間內傳回觀測數據。「觀測數據越精細,就越有利於準確把握天氣系統的細節和變化。」許映龍說。
在颱風預報業務中,衛星監測是海上監測的最主要手段。如今,藉助於衛星觀測,可以無一遺漏地觀測全球熱帶地區的氣旋。「風雲四號」A星可為監測颱風動向、強度變化及周圍環境場中天氣系統的演變提供高時空解析度的多種觀測信息。同時,由衛星觀測雲移動推導出的雲導風以及由衛星探測反演出的海表溫度、大氣中溫度和溼度的垂直分布等,都為進一步研究和認識颱風的移動、結構、發生發展中的動力學和熱力學過程提供了新的可能和角度。
不僅如此,「風雲四號」A星可見光掃描輻射計還可提供500米高時空解析度圖像,可以反映颱風雲結構及其演變的精細化動態信息,特別是對颱風眼區的監測,可以彌補此前在軌衛星空間解析度和時間解析度不夠高的缺點,為颱風定位、定強提供分析依據,可為研究和預報颱風發生、發展、演變和消亡提供有力支撐。在2017年第13號颱風「天鴿」登陸前,「風雲四號」A星傳回的監測數據就為鎖定颱風中心位置、確定強度提供了科學依據。
目前,應用攻關團隊已通過引進美國威斯康星大學研發的高級客觀Dvorak技術,藉助於衛星數據解碼、數學處理識別方法和計算機技術,實現了颱風雲型特徵(颱風眼、螺旋雲帶等)、雲頂溫度、眼區溫度、中心密閉雲區等颱風雲系特徵的自動識別,建立了基於「風雲四號」A星的西北太平洋和南海颱風強度客觀估計系統。
「得益於『風雲四號』A星的高時空解析度,強對流監測業務應用特別是短時臨近預報將有所突破。」許映龍對新一代氣象衛星在強對流天氣和短時臨近預報業務中的應用充滿信心。
目前,應用攻關團隊基於「風雲四號」A星建立了短時強降水的衛星參數判識方法,可實現全國不同區域分別建立判識模型;利用地閃監測產品,融合「風雲四號」A星的閃電監測數據,生成不同累積時次的地閃和雲閃綜合閃電監測產品。此外,預報員還可以基於「風雲四號」A星的監測資料、雷達觀測、閃電觀測、地閃觀測和地面自動站觀測數據進行對流系統強度識別,製作強對流綜合監測產品。
許映龍認為,「風雲四號」A星的監測數據將會更廣泛地應用到天氣預報業務中,而其更加精細的特徵也符合天氣預報未來客觀定量分析的發展思路,此外與AI技術的融合應用也是未來「風雲四號」A星業務應用的主要方向之一。
中國氣象報記者黃彬牛彥元