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捉臺風,我們是專業(yè)的:揭秘中央氣象臺臺風監(jiān)測預報技術

來源:泰然健康網 時間:2025年04月10日 15:39

熱帶氣旋——對我國及西北太平洋及南海周邊國家來說,有一個更令人熟悉的名字——臺風。很多人都從衛(wèi)星云圖上看過臺風的尊容,其中心有一個“無云區(qū)”,被稱作臺風眼。

事實上,反映臺風強弱的“最低氣壓”“最大風速”都出現(xiàn)在臺風中心附近。因此,要預判臺風的動向,主要就是關注臺風中心的移動軌跡及其附近風力變化;同時,“眼睛”是否完美渾圓,也代表臺風結構是否完整,決定其強度變化趨勢——原理雖能一兩句話講完,但要想真正掌握“捉臺風”的法門,卻不是一件容易的事情。

撒網:“海陸空”一體能用衛(wèi)星做CT

每當有臺風在洋面上生成,獲知其準確位置和實況強度是預報員第一時間需要做的事情,也是之后預報其路徑和強度發(fā)展的重要基礎。

借助“海陸空”一體的全方位觀測手段,就是為了更快更準地找到臺風的確切位置,并獲知其實況強度。

由于缺乏海洋觀測資料,對于身處海洋腹地的熱帶系統(tǒng),通常借助衛(wèi)星遙感觀測來獲取其實時特征。相對于位置而言,過去更大的挑戰(zhàn)在于對臺風的定強,即在判斷臺風初始強度時往往存在主觀性差異。

近年來,基于高分辨率衛(wèi)星資料的“臺風客觀定位和強度客觀估計系統(tǒng)”解決了這一難題。預報員使用分析軟件,只需要不到一分鐘就可以完成對衛(wèi)星圖像的處理及分析,給出一個合理的臺風定位和強度。

此外,基于靜止氣象衛(wèi)星和極軌氣象衛(wèi)星開發(fā)的“臺風風場分布定量分析技術”就好像給臺風做了次“CT掃描”。這項技術能將衛(wèi)星監(jiān)測數(shù)據(jù)轉換成臺風底層風場分布結構,讓人們精確掌握臺風結構的變化特征。

隨著臺風逐漸靠近陸地,人們的觀測手段也不斷豐富起來。架設在海島和石油平臺的自動氣象站、海洋氣象浮標站、船載自動氣象站以及沿海天氣雷達等,都會實時獲取到臺風相關風速和氣壓等氣象要素資料。但是,臺風往往移動迅速且來勢兇猛,該如何快速準確地判斷其當前強度及未來發(fā)展趨勢呢?簡單來說,這些海量監(jiān)測數(shù)據(jù)需要快速整合,并“沙里淘金”,留下最有用的數(shù)據(jù)。針對雷達、地面和高空觀測資料的快速同化系統(tǒng),就像將紛繁復雜的漁線織成了一張緊密的漁網,這是讓臺風無所遁形的基礎。

下鉤:掌握規(guī)律分步驟打通預報難點

如果說通過觀測網絡詳細掌握臺風狀態(tài)是在預報中搶占先機,想要真正預測其動向,還必須掌握其發(fā)展規(guī)律,這便是臺風預報員需要鉆研的事情。

臺風如同自然界里的生物一樣,有其“生命法則”。一般來說,一個初始的熱帶擾動發(fā)展成為結構完整的成熟臺風,平均需要5天左右,但在其發(fā)展過程中卻存在諸多不確定因素。路徑180°大轉彎或是強度“三級連跳”的情況并不罕見。

年輕的臺風預報員常說,做臺風預報就像打游戲,過程中會遇到重重關卡。任何一步有失,就會前功盡棄。

首先,面對赤道附近此起彼伏的對流云團,究竟哪一團才能發(fā)展成為真正的臺風呢?要破解這個難題,就需要綜合考慮環(huán)境大氣各種物理量的影響,確定每個物理因子的閾值——就好比游戲里做任務時,取得多少經驗值就可以觸發(fā)劇情。隨后,預報員要根據(jù)這些因子的相互關系建立一個數(shù)學公式——即通過建模的方式算出臺風生成概率。這是臺風生成概率預報技術。

其次,對于發(fā)展成熟的臺風,人們更為關注的是它會怎么走,能變多強?在主觀經驗判斷之外,更多客觀手段可以幫助我們預測臺風未來動向。中央氣象臺自主發(fā)展的“基于多種集合預報模式的臺風路徑預報訂正技術”,是目前最行之有效的方法之一。通俗來說,這種方法就是在臺風的若干種未來可能的路徑中,通過技術判別找到最合理的幾條路徑,再通過數(shù)學算法給出一條最優(yōu)的推薦路徑。就好比是車載導航系統(tǒng),通過實時數(shù)據(jù)和道路信息設計,給出最優(yōu)的規(guī)劃路線。另一項“黑科技”是對臺風強度預報技術的革新,中央氣象臺采用優(yōu)化神經網絡的連接權和網絡結構的新方法,建立了“基于神經元網絡的臺風強度預報計算方法”——簡單來講,就是可以通過機器學習的手段優(yōu)化臺風強度的算法。

最后,臺風襲來往往伴隨著強風驟雨。臺風在登陸過程中受到海岸線分布、下墊面摩擦以及環(huán)境風場等多種因素影響,所帶來的狂風暴雨往往具有移動快、局地性強等特征。通過發(fā)展一種利用臺風風場的動力釋用技術,將高分辨率數(shù)值模式計算出的風場預報結果與預報員的主觀路徑強度預報相匹配,最終形成了精細化臺風風雨格點預報產品。

入甕:對接國際標準擴展適用范圍

測得細、報得準,而在捕捉到臺風后,最后一步就是把這些技術用得好。特別是要對接國際標準,贏得更廣泛認可。

近幾年,我國臺風預報業(yè)務整體的規(guī)范化和標準化程度不斷提高。除了一系列臺風業(yè)務預報領域的國家行業(yè)標準推出以外,臺風業(yè)務定強技術流程規(guī)范化建設進一步完善,實現(xiàn)我國臺風業(yè)務定強分析流程與國際接軌,增強了臺風業(yè)務定強數(shù)據(jù)的可比性,提升了我國臺風最佳路徑數(shù)據(jù)的國際認可度——這使我國的臺風預報產品能讓更多國家和地區(qū)的人用得上,同時能進行比較。

在國家提出“一帶一路”倡議的背景下,中央氣象臺已建成針對南海及周邊東南亞國家和地區(qū)的專業(yè)化臺風監(jiān)測預警平臺,加強我國和周邊國家在臺風監(jiān)測和預報領域的交流和合作,同時增強我國履行國際義務的能力和影響力。為了進一步拓展預報范圍,中央氣象臺建設了基于我國“風云”系列氣象衛(wèi)星的孟加拉灣風暴監(jiān)測預報系統(tǒng),不僅提高了我國對孟加拉灣風暴的監(jiān)測預警能力,也對實現(xiàn)對周邊國家的臺風防災減災的技術輻射。

(來源:中國氣象報) 返回搜狐,查看更多

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