編者按:在黨中央堅強領導和深切關懷下,我國風云氣象衛星取得舉世矚目的成就,實現從跟跑到并跑再到部分領跑的跨越。近年來,中國氣象局深入貫徹落實習近平總書記關于氣象工作和風云氣象衛星服務“一帶一路”重要指示精神,大力推進風云氣象衛星事業發展,有力保障了生命安全、生產發展、生活富裕、生態良好,為促進全球氣象事業發展、構建人類命運共同體貢獻了中國智慧和力量。中國氣象報從即日起刊發系列報道,展現風云氣象衛星在面向國家重大戰略、面向人民生產生活、面向世界科技前沿等方面發揮的作用和效益。
6月7日至9日,江南、華南地區遭遇新一輪強降雨天氣,中央氣象臺發布暴雨和強對流天氣預警。在同一時間的浩瀚太空中,7顆風云氣象衛星緊盯風云變幻,每5分鐘生成一張中國及周邊區域云圖,每1分鐘生成一張指定區域云圖……
2021年,我國24小時暴雨預報TS評分達到0.224,暴雨預警準確率達到90%,強對流天氣預警時間提前至40分鐘,臺風路徑24小時預報誤差不斷縮小,全球預報預測準確率穩步提高,我國首次實現對全球范圍臺風的預報。氣象預報水平的提高,離不開風云氣象衛星觀測技術的發展。
敏銳的太空前哨——
強化短臨監測預報預警定量支撐
每年汛期,各地時常受強對流天氣襲擾。在今年南方多次強對流天氣過程中,風云四號B星快速成像、對流發展監測、云頂溫度、云頂高度、云類型等衛星產品為監測預報預警提供了有力支撐。
國家衛星氣象中心服務首席任素玲表示,10年前,風云氣象衛星每半小時甚至一小時才生成一張云圖,空間分辨率為幾公里,而如今的風云四號氣象衛星產品,時空分辨率最高可達1分鐘和250米。
為強化衛星資料對核心業務的支撐作用,今年,國家衛星氣象中心推出“風云地球”平臺,以預報員需求為導向,聚焦暴雨、強對流、臺風等天氣,強化衛星資料在精細化天氣監測預警中的定量支撐作用,目前該系統已在12個?。ㄗ灾螀^、直轄市)試點應用。
5月9日至10日,湖南出現暴雨。湖南省氣象臺首席預報員劉紅武表示,“風云地球”提供的高時效衛星產品滿足了預報員對短時臨近監測的要求,對中尺度云團的移速及強降雨落區訂正起到指導作用。
近年來,隨著風云氣象衛星的時空分辨率越來越高,其在強對流短臨監測預報預警方面的作用越發重要。中央氣象臺強天氣預報中心高級工程師盛杰表示,利用風云氣象衛星制作的中尺度對流系統追蹤識別、深對流識別及云閃觀測產品,有效提高了短臨預報的時效性,尤其是海上及高原等地基觀測不足的地區,依靠風云氣象衛星,監測和預警能力大大提升。
“天眼”追風——
準確捕捉臺風行蹤
我國是世界上受臺風影響最嚴重的國家之一。中央氣象臺臺風與海洋氣象預報中心首席預報員許映龍表示,近年來,我國臺風預報取得長足進步,風云氣象衛星立下汗馬功勞。
2000年以前,我國臺風實時監測業務主要依賴國外氣象衛星資料,且以定性分析為主。如今,風云氣象衛星為監測臺風動向、強度變化、三維熱力結構及海洋大氣環境狀況演變提供高時空分辨率監測信息。2017年第13號臺風“天鴿”在廣東近??焖偌訌?,若只有半小時、一小時間隔的衛星觀測,預報員根本無法及時捕捉“天鴿”強度的快速變化。而2016年發射的風云四號A星,大大提高了產品的時空分辨率,5分鐘一次的區域觀測使預報員能更加準確地判定臺風的強度和位置。
2021年,處于在軌測試階段的風云四號B星搭載的快速成像儀,對臺風“煙花”進行了1分鐘連續高頻觀測。靜止氣象衛星與極軌氣象衛星聯合,利用先進的靜止軌道輻射成像儀、微波大氣探測儀和風場測量雷達等新型探測儀器,可對臺風影響區域的降水分布和風場進行連續觀測,為預報員實時分析和研判臺風風雨影響提供重要支撐。
今年6月1日,風云三號E星和風云四號B星及其地面應用系統轉入業務試運行,許映龍非常期待風云四號B星“分鐘級”高時空分辨率區域快速成像儀和風云三號E星風場測量雷達等新型遙感探測儀器在今年臺風監測預報中的表現。福建省氣象臺預報員范能柱也抱有同樣的期待:“風云氣象衛星提供的臺風三維結構、臺風降水和洋面風場等高精度產品,能立體展示臺風的精細結構,實時監測臺風風雨分布的演變動態,為預報員分析臺風的強度、位置和風雨影響提供有力參考?!?/p>
善其事利其器——
在數值預報中“大顯身手”
衛星監測數據不但可以精準反映天氣系統變化,還可以通過數據同化技術融入數值預報模式,進一步提升預報精度。
中國氣象局地球系統數值預報中心衛星資料同化室副主任韓威介紹,10年前,風云氣象衛星只有云導風資料在數值預報業務中實現了同化應用。近年來,團隊突破多項風云衛星資料同化核心技術,應用效益不斷提升。2021年,7顆在軌氣象衛星中13個有效載荷均實現同化應用。風云氣象衛星數據在業務數值預報中的數量占比逐年提高,從2017年的6%提升至2021年的11%,定量貢獻也越來越大。
特別值得一提的是,我國在國際上首次實現了靜止軌道紅外高光譜大氣探測儀——風云四號A星大氣垂直探測儀的觀測業務同化,提高了臺風、暴雨等災害性天氣預報精度。在2018年對“瑪莉亞”等臺風的目標觀測和同化中,風云四號氣象衛星表現不俗。數值預報與風云四號衛星探測儀“天地互動”,開展了預報需求驅動的目標觀測和同化,15分鐘分辨率的探測儀目標觀測資料同化到中國氣象局全球四維變分同化系統中。結果表明,高時間、高光譜分辨率資料顯著改進了模式對臺風路徑以及副熱帶高壓強度、位置的預報。歐洲氣象衛星開發組織原首席科學家Johannes Schmetz評價:“這是地球靜止軌道大氣探測同化應用的里程碑?!?018年至2021年,團隊共開展9次目標觀測同化,臺風24小時和48小時路徑預報平均提高10%。
風云四號A星已在我國自主發展的數值天氣預報系統中大顯身手。韓威期待,風云四號A星和B星“雙星組網”后的高時空、高光譜分辨率數據能在數值預報中有新的表現。
(作者:王美麗?責任編輯:張林)