从未雨绸缪到枕戈待旦 ——中国气象局联合内地部分高校和科研院所与香港天文台 协同开展地空天三维加密目标观测和实时同化应用
发布时间: 2022-08-11

中国气象报记者王婉报道 8月8日傍晚,中央气象台通过风云四号B星在南海上空拍摄到的分钟级卫星云图,提前一天捕获到了今年第7号台风“木兰”的前身——南海低压。在天气预报、气象服务和防灾减灾领域,一张由中国气象局联合高校和科研院所,与香港天文台携手打造的地空天三维探测“防护网”已稳稳撑开,监测风云变换、掌握天气动向、精准预报服务从此有了更为强大的支撑与保障。

为了提高南海区域台风预报精度,中国气象局地球系统数值预报中心(以下简称“数值预报中心”)、国家气象中心、国家卫星气象中心、中国气象局气象探测中心,携手中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室和复旦大学大气海洋科学系以及香港天文台,联合开展了风云四号卫星高光谱探测仪和香港机载下投探空仪协同的台风加密观测试验。

未雨绸缪——以预报需求牵引 携手布下精密监测网

“在全球气候变化背景下,极端天气气候事件发生的频次、强度增加,意味着防灾减灾任务更重。常规的观测资料并不能满足需求,智能加密目标观测的重要性日益凸显。”中国科学院院士、复旦大学教授穆穆表示。

针对此次南海台风目标观测,复旦大学穆穆院士、中国科学院大气物理研究所研究员段晚锁、香港天文台助理台长陈柏纬、数值预报中心研究员韩威和国家卫星气象中心研究员陆风等专家,提前3天用SV方法识别目标观测区域,又采用我国原创的CNOP方法对区域进行优化,最终确定此次台风的目标观测区域为海南岛东南部一带(105°E—125°E,10°N—35°N),加密观测时间为8月8日8时到8月10日8时。

国家气象中心台风与海洋气象预报中心钱传海主任说:“此次观测试验为中国气象局和香港天文台首次针对台风开展空天联合探测试验,也是中国气象局与中国科学院、高校等多部门科研和业务紧密结合的一次生动实践。”

针对目标观测区域,风云四号B星高光谱探测仪GIIRS开展15分钟一次的时间加密观测,快速成像仪GHI的观测区域以广州为中心开展1分钟时间分辨率的观测,充分发挥风云四号卫星高光谱、高时间和高空间分辨率的多载荷联合探测优势。

枕戈以待——展现探测科技实力 发挥数值预报“芯片”作用

天基观测严密有序,而空基观测也早早进入了应急状态。在云区,发挥机载下投探空的探测优势,气象研究人员可收集到第一手有关热带气旋在不同高度的气象资料,以补充传统海面气象观测的不足。香港天文台分别于8月8日12点—15点、8月9日12点—15点以及8月10日9点—12点开展机载下投探空加密观测。据介绍,这套系统安装在特区政府飞行服务队的定翼机上,并由定翼机投掷出下投式探空仪。即使在恶劣天气下,下投式探空仪也能正常运行。

地面观测是观测网络的基础部分,目前,中国气象局气象探测中心在广东设有4个探空站,往返平漂探空的零压气球可以根据天气过程监测需求开展探测,控制其上升高度、漂移时间、下降时间和下降区域,根据天气过程开展“定制化”探测服务。

在短短的1分钟内,这些数据进入CMA-GFS全球四维变分资料同化系统中“强强联手”,同化系统通过对我国风云卫星红外高光谱大气探测、微波辐射计、海洋二号卫星洋面风等高时空分辨率观测数据、智能往返探空和香港天文台机载下投探空加密目标观测数据的高效同化,给出了未来48小时影响我国海南岛东南部区域预报的目标观测区域的高质量天气初值,有效改进了数值预报初值场对南海台风三维中尺度结构的精细刻画能力。加密观测同化的预报数据和产品传送到中央气象台预报员手中,服务于8月9日和10日的全国天气会商。

韩威表示:“此次观测试验是我们贯彻落实《气象高质量发展纲要(2022—2035年)》的一次重要体现,通过预报需求驱动和科学设计,建设智能协同的精密观测系统,健全智能数字预报业务体系,为预报员准确捕捉天气形势、精准预测天气变化提供了很好的支撑。”

在8月9日早上的全国天气会商中,中央气象台表示,南海热带低压将在南海中西部海域回旋少动后向偏北转西北方向移动,强度缓慢加强,并可能于今天傍晚前后加强为今年第7号台风“木兰”,将于8月10日中午至晚上在海南文昌至广东阳江一带沿海登陆,这与前期同化后观测试验预报结论一致,韩威说:“这次,我们不仅最终答案对了,过程也对了。”

今年是香港回归25周年。香港气象作为中国气象事业的重要组成部分发挥了举足轻重的作用。从数据交换、共建气象站到高运算电脑和深度学习等高端应用,香港天文台与内地气象部门在精细化预报、多灾种预警、人工智能、共享气象软件、遥感观测应用和研究等多方面紧密合作,为服务粤港澳大湾区建设以及“三个全球”(全球监测、全球预报、全球服务)提供了更多元化、更先进、更优质的气象服务。

这一刻,自主创新、团结一致的中国力量正喷薄而出。

(来源:中国气象报社,2022年8月11日)