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硬核气象科技破解“烟花”迷之踪迹 来源:中国气象报社 日期:2021年07月26日08:03

  从生成到发展壮大到两次登陆,今年第6号台风“烟花”在海上一路走一路玩,吊足了人们的胃口,也给气象预报服务带来了不少麻烦。

  从它进入视线以来,中国气象局便高度警惕,指导国家级气象业务单位和相关省份气象部门尽锐出战,充分发挥气象现代化成果在防灾减灾中的支撑作用。各级气象部门集中优势科技力量、形成联动之势,彰显了气象科技利器在台风监测、预报预警以及服务保障中的硬核力量。

  天地空视角,监测无死角

  在三万多千米的高空,今年6月发射的风云四号B星与其他极轨/静止气象卫星强强联手,实现“天眼”追风。

  风云四号B星搭载的快速成像仪对“烟花”进行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(AGRI)和微波大气探测仪,对台风影响区域降水分布、风场进行连续观测,为台风定位和定强提供重要支撑。

  此外,国家卫星气象中心综合研发卫星台风气象灾害风险综合指数,用来判断台风强度及其潜在的破坏程度;利用灾害风险指数、三维温度结构、融合降水、红外水汽、云顶高度等产品完成多期服务材料,为决策服务提供科学和技术支撑;根据中央气象台和相关省(直辖市)气象局需求,打通风云四号B星云图动画产品的传输通道;及时更新卫星天气应用平台(SWAP)和软件系统。

  在地面观测系统中,分布于浙江、上海、江苏、福建以及江西等地的雷达、探空、自动站等与卫星组团,形成天地空一体化探测网,对“烟花”进行无缝隙、无死角探测。

  其中,浙江省临安市新部署的L波段对流层风廓线雷达和X波段雷达,有效补齐当地高空风探测短板,可更敏锐地探测“烟花”带来的局地强降水、大风。中国气象局上海台风研究所组建追风团队,出动台风探测应急车,每隔三小时施放一次探空气球开展台风实时观测,在沿海施放无人艇开展台风直接探测;利用GPS探空(含臭氧、温压湿风)、风廓线雷达、雨滴谱仪等,探测台风风廓线结构、近海海气相互作用演变、臭氧结构变化以及台风近海海域精细结构等,尤其是关于台风条件下臭氧廓线直接观测,填补了国际研究空白。

  为获取“烟花”最新观测数据,7月23日下午,中国气象局上海台风研究所派出的9人追风团队和移动观测车到达舟山,并在舟山市气象局的大力协助下,顺利进驻普陀青龙山气象站、黄沙渔业村等观测点开展“追风”试验。图/文 王敏 汤杰

  数据求精准,预报无缝接

  在国家气象信息中心,技术人员基于大气实况再分析数据,使用实况三维可视化工具包,绘制了“烟花”在7月25日3时至25日8时的风场演变,以风速的直接体绘制方式和等值面绘制方式,呈现了台风活动区域气流的宏观特征。

  中国气象局气象探测中心新开发的假相当位温、三维风速流场、台风暖心结构等3个体绘制产品,也为台风预报提供了直观和全面的信息。“体绘制产品将单一等值面变成全数值体展示,不仅可以看到台风外观结构图,还可以洞察台风内部的涡旋信息,包括台风中心风、温等能量变化信息。”中国气象局气象探测中心正研级高级工程师郭建侠介绍。

  以假相当位温体绘制产品为例,它基于三维格点的融合产品构建空间立体结构,利用可视化技术,叠加三维流场信息,详细展示三维结构内部海温、湿度等信息变化以及台风内部低层到高层辐合、辐散、能量转化机制,使预报员更为直观地“看到”台风内部结构、风雨强度、路径等信息。

  总体而言,与此前的显示轮廓形状相比,2021年款“体绘制”展示产品可进一步显示轮廓内部精细化信息,特别是多种信息叠加,更有助于对台风动力和能量等信息进行综合研判。

  台风“烟花”假相当位温图(图中为世界时,北京时间为12时)。基于中国气象局气象探测中心3千米融合三维实况场数据,计算假相当位温,绘制假相当位温等值面,体现台风体中高低层能量输送情况,其外形也体现了台风的柱状结构和演变过程,预报员可以由此对台风强弱变化进行研判。图/中国气象局气象探测中心 文/郭建侠

  预报添新兵,风雨预先知 

  实战应用是对技术创新最大的尊重,监测与预报的上下游关系在这种互动下适配性越来越强。

  中国气象局台风与海洋气象预报中心的专家表示,极轨和静止气象卫星以及地面观测系统的资料和产品,是台风路径、强度等预报的基础。

  利用天地空探测数据,台风与海洋气象预报中心研发的台风路径集合预报订正方法(TYTEC)于汛期启用,新纳入同样具有自主知识产权的GRAPES系列模式预报产品,极大提高了最优路径运算的准确性,预报员可根据各家模式综合分析结果选择最优路径进行订正。台风预报专家表示,目前24小时台风路径预报误差稳定在70公里左右,强度预报误差为4米/秒左右,达到世界先进水平。

  在把握台风“烟花”路径和强度的过程中,中国气象局数值预报中心自主研发的区域台风模式GRAPES_TYM发挥了重要作用。“这同我们一直以来坚持自主创新发展是分不开的。”台风数值预报科科长、正研级高级工程师麻素红说,今年开发的新产品,如表征台风结构各级风圈半径产品为预报员精准划定风场影响范围提供技术支撑,台风大风及降水动画产品可直观展示台风登陆前后风的变化及雨带推进过程。

  在浙江、上海、江苏、福建以及江西等地气象部门,气象科技同样为精准预报汇集了能量。浙江省气象台首次发布台风实况长图,自动化生成台风路径强度、风雨实况等信息;升级台风报告单制作发布系统,实现多人同时协作、一键式生成和分发台风报告单等预报服务产品,为数字化台风预报服务保障提供科技支撑。

  以检验评估为牵引,浙江省气象台还对多家数值模式,以及频率匹配、自适应集成等客观释用算法的降水预报进行实时评估检验,实现数字化择优推荐,优化了强天气预警、中短期预报、海洋气象到风险评估等系统平台,在汛期服务中发挥了重要的科技支撑作用。

  构建联动闭环,科技当先锋 

  气象行业内部的各个环节畅通了、手指并拢了,走出家门便更有底气了。在气象与城市管理、水利、应急减灾、交通运输、电力等各部门组成的台风防御网中,处处植入了气象科技密码。

  哪里会出现积水风险?哪段轨道交通线路会受到风雨影响?对于这些问题,上海市气象局首次启用“智慧气象保障城市精细化管理先知系统”新产品——台风专版,协助“城市大脑”预知气象风险,防御台风带来的灾害。

  气象数据的赋能,正在提升城市的预知、判断、介入、处置效率,让城市各运营部门联动更迅速。

  2.0版本的“先知系统”台风模块实时显示着与城市运行和管理、市民安全相关的风雨等信息,而这些信息直接接入了对应部门的管理场景中。相关预报预警信息为各部门提前预判气象高影响事件、防范气象风险提供决策依据,并进一步形成从预报预警、联动处置到防灾减灾的智慧气象服务闭环。

  在浙江省杭州市及其所属区县气象部门,“城市大脑气象数字驾驶舱”的应用,成为相关单位开展防汛防台风的重要平台。

  在其他受台风“烟花”影响较大区域,城市风险管理、城乡防灾减灾一体化应急联防机制也及时开启,气象科技的嵌入让集合的智慧实现了放大效应。

  (唐碧、张明禄、王瑾、谢丽萍、赵小兰、韩秀珍、朱琳、岳毅、王敏对本文有贡献)

  (作者:简菊芳 李慧 叶奕宏 责任编辑:栾菲)



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