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今夏台风一个接一个,你可知道“中华慧眼”每隔15分钟给它们做个CT?
发布日期:2018-08-14 来源:中国科学院

  玛莉亚、安比、云雀、摩羯……今夏台风一个接一个。你是否感觉到今年台风的预报比往年更加精准、及时?这是因为2016年11月升空的风云四号卫星上,那些实现了技术代际提升、步入世界先进水平的“风云眼”,在三万六千公里的地球静止轨道上洞若观火地凝视着台风的一举一动,并以前所未有的15分钟一次的频率汇报给地面气象中心。

  在一个多月时间里,风云四号已实现了两个“世界首次”:干涉式大气垂直探测仪(GIIRS)首次实现了大范围高频次大气垂直探测,给台风“玛莉亚”15分钟做一次“立体扫描”;它获取的数据成功应用于全球/区域通用数值天气预报系统(GRAPES),首次尝试交互式“观测-预报”,为我国台风路径及天气系统的观测预报成功开启了一种全新模式。

  国际首次实现15分钟一次给台风做CT

  “这次预报台风过程中,GIIRS在预报服务中发挥了很好的作用!”中国气象局数值预报中心模式研发室副主任、风云四号卫星数值预报应用攻关团队首席专家韩威说。

  为了应对台风“玛莉亚”,气象局首次启动GIIRS的加密观测,成功实现了15分钟一次对台风目标区的快速观测,相当于15分钟给台风做一次CT。在应对随后正面袭击上海的台风“安比”的预报和监测中,气象局有效发挥了数值化天气预报的作用,提高了对台风路径和中心降雨情况等的预测准确度。

从风云四号的大气垂直探测仪产品中,可以看出大气三维立体结构信息。(中国气象局供图)

  为了这一天,中国科学院上海技术物理研究所“风云四号”研发团队整整奋斗了21年。在这个过程中,团队先后破解了诸多技术难题,实现从基础机理到核心元部件再到系统集成全创新链自主可控,由此确保风云四号的两只“超级慧眼”——多通道扫描成像辐射计和干涉式大气垂直探测仪,打上了纯正的“中华牌”标签。

  这两大红外光学载荷成功抢占了地球静止轨道气象卫星在国际上竞争的制高点,使中国在国际上率先实现高时效对地三维探测,对提高我国气象卫星全球观测能力具有划时代的意义。

  这次,GIIRS在诸多台风监测和预报过程中不负众望,成为我国气象预报的“独门秘笈”之一。气象局评估认为:加密观测为精准预报台风的风雨影响提供了重要定量预报产品支撑,最终成功提高了目标区域内的预报效果。

  国际首次实践交互式“观测-预报”模式

  大气垂直探测仪的数据在GRAPES中开展同化应用,台风“安比”预报路径向北调整,中心位置更接近实况。(中国气象局供图)

  作为全球首台静止轨道上具有垂直探测能力的载荷,GIIRS在业务运行模式,可以实现30分钟一次区域大气温湿度三维探测,这使得风云四号具备了高频次的大气快速探测能力,在该领域成功实现国际“领跑”。

  交互式“观测-预报”的模式本来只是国际观测系统研究与可预报性试验科学计划中提出的设想,对技术要求非常高。而GIIRS与首次投入业务使用的GRAPES成功“合作”,首次将它实现了——GRAPES通过精确计算,推断出高影响天气预报的敏感区,GIIRS则将敏感区作为目标,开展加密观测,并将观测资料及时回传,实时进入四维变分同化预报系统。GRAPES再通过数据迭代得出下一次的敏感区,告知风云四号,直至该灾害性天气结束。

  在对台风“安比”的监测中,GIIRS与GRAPES数值预报系统协同工作,仪器所获取的数据一分钟内即进入地面数值预报同化系统,为精确预报台风“安比”的风雨影响提供了关键的定量预报产品支撑,有效提高了目标区域内的预报效果,被验证为有“正效应”。