「風雲二號」F星是如何監測颱風的

2021-01-09 中國科學院

今年6月以來,「泰利」、「杜蘇芮」、「韋森特」、「達維」、「蘇拉」、「海葵」、「啟德」等熱帶風暴接連而至,給我國沿海地區甚至內陸部分地區帶來強風暴雨。2012年新發射升空並於近日成功實現在軌交付的「風雲二號」F星(以下簡稱F星)與目前在軌運行的D星和E星共同組網,並在汛期按照用戶(國家氣象中心)要求,啟動了8次區域加密觀測,時間頻次最高5分鐘/次,準確捕捉颱風動向。氣象局長鄭國光評價道,F星的加密觀測在今年颱風預報預測中功不可沒,取得了良好的應用效果。

F星加密觀測獲得的高頻次衛星雲圖大大提高了熱帶氣旋監測的時效性,並能及時捕捉到熱帶氣旋結構和環流的細微變化。F星的空間解析度是1.25公裡,不僅可以幫助氣象預報員及時、準確地掌握了颱風的定位定強信息,而且還能給出颱風未來的動態和降雨信息,從而可以及時發布有關颱風的預警信息。這與平時的D、E衛星「雙星觀測」時每15分鐘一張衛星雲圖相比,觀測頻次更加密集。今年第6號熱帶風暴「杜蘇芮」襲擊我國之前,由於其結構的不對稱性,高低層環流中心並不重合,低層環流中心的不斷替換給熱帶氣旋的定位和定強工作帶來一定難度。通過6分鐘一張的衛星雲圖,密切監視其低層積線的流入情況,追蹤低空中心的演變,更好地擬合了『杜蘇芮』的中心,從而提高了定位精度,使定位保持了一致性、完整性及連續性。

靜止氣象衛星約30分鐘就可以提供一張全球掃描雲圖(全圓盤掃描圖),15分鐘可以掃描二十四副半對稱雲圖。F星區域加密觀測,是在經度範圍幾乎不變情況下進行的緯度掃描,3分鐘掃描範圍大概為1100公裡,6分鐘掃描範圍大概為2500公裡,相應掃描20多個緯度。加密觀測能夠連續監視天氣雲系的演變,特別是針對生命短、變化快的中小尺度天氣系統。在「啟德」影響我國期間,採用加密觀測和常規觀測相交替,在加密觀測期間,每6分鐘觀測一次,每3小時進行黑體和全圓盤掃描,每6小時測距一次,通過更精準地對衛星定位,從而更好地對「啟德」定位定強。

風雲二號F星可見光與紅外圖像

由於太陽輻射的變化,白天,颱風的變化主要是通過可見光雲圖。可見光雲圖可以清晰地透視颱風的變化,展現颱風的運動軌跡及其攜帶的風雨影響。可見光雲圖是雲滴和冰晶等對陽光散射而產生的散射光,被氣象衛星居高臨下拍攝所得。雲圖上白色表示太陽光反射強,灰黑的地方表示反射較弱。當可見光雲圖上出現翻滾的對流泡時,說明此處對流雲團發展旺盛,強對流天氣可能產生降雨。紅外雲圖上的色調代表地表或雲頂發射紅外波段輻射能力的大小,而地表或雲頂的發射能力與溫度有關。溫度越高,發射能力越強,發射的輻射能多,色調黑;溫度越低,發射的能力弱,發出去的輻射能少,雲圖上的色調就白。這幅圖上最白的地方是對流雲的上衝雲層,因為雲頂高,溫度最低,亮溫也最低,所以色調最白。由於可見光不足以完全呈現颱風的動態,通過紅外通道的增強顯示,可以看出CI指數,算出颱風強度和亮溫情況。颱風雲系的低層流入和高層流出,看得更為清楚。

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