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空間中心科研人員在利用被動微波遙感探測反演熱帶氣旋海面氣壓研究方面取得重要進展

文章來源: | 發布時間:2019-11-27 | 【打印】【關閉】

熱帶氣旋的海面氣壓場數據能夠反映氣旋的強度、結構和尺度特征,在熱帶氣旋分析中起關鍵作用。另外,氣壓場反映的水平氣壓梯度力是熱帶氣旋移動的主要動力,氣壓場數據是熱帶氣旋移動路徑和發展趨勢預報的重要參考數據。過去,海上熱帶氣旋氣壓的觀測主要依賴于飛機投放無線電探空儀進行觀測。然而下投探空儀僅能提供有限的點的氣壓信息,并且難以落到眼區進行中心氣壓的觀測。

2018年,國家空間科學中心微波遙感技術院重點實驗室的張子瑾、董曉龍創新性的提出一種基于被動微波遙感的海面氣壓測量理論和方法,實現全球海面氣壓高時空分辨率測量,成果發表在國際地球科學領域著名期刊Journal of Geophysical ResearchOcean上。最近,該項研究又取得重要進展,他們最新的研究成果將這種方法從中低海況海面氣壓場進一步發展到熱帶氣旋等高海況條件,為臺風、颶風的預報、分析和災害預警、監測與評估提供關鍵數據。針對熱帶氣旋條件下大氣溫濕度異常對海面氣壓反演的影響,該項研究提出了一種同時使用微波輻射計觀測亮溫和熱帶氣旋暖心亮溫距平反演熱帶氣旋海面氣壓場的算法。他們使用美國新一代極軌氣象衛星SNPP搭載的50~60 GHz微波輻射計ATMS和我國FY-3C衛星搭載的118GHz微波輻射計MWHTS實測數據實現了熱帶氣旋海面氣壓場反演,經過與分析數據、現場觀測數據的比較,表明算法對熱帶低壓或熱帶風暴、臺風或颶風以及強臺風或強颶風的中心氣壓的估計精度分別優于6.0 hPa8.0 hPa10.0 hPa,內核區域估計精度分別優于4.0hPa5.0hPa8.0hPa。上述高風速(15m/s<風速<26 m/s)和極高風速條件下(風速>26 m/s)的氣壓反演精度遠高于目前利用風場數據的間接推演精度。

此項研究是國際上首次實現熱帶氣旋海面氣壓場遙感探測直接反演,能夠為熱帶氣旋預報和分析人員實時提供高時空分辨率、高精度的熱帶氣旋海面氣壓場數據,具有重大意義。研究成果近日發表于地球物理學國際權威期刊Journal of Geophysical ResearchOceans

文章及鏈接:

Zhang, Z., Dong, X., Hon, K. K., & Liu, L. (2019). Tropical cyclone surface pressure field estimation using satellite passive microwave observations over the oceans. Journal of Geophysical Research: Oceans, 124. https://doi.org/10.1029/2019JC015136 

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019JC015136


圖一:(a)(c)(e)SNPP/ATMS數據反演的臺風山竹”(1822)20189130518分、9141731分和9160604分的海面氣壓場 (b)(d)(f)對應時刻的NCEP GDAS/FNL表面氣壓場


圖二:(a)(c)(e)(g)(i)FY-3C/MWHTS數據反演的臺風山竹”(1822)2018982333分、9101208分、9111154分、9120029分和9141251分的海面氣壓場 (b)(d)(f)(h)(j)對應時刻的NCEP GDAS/FNL表面氣壓場


圖三:(a)SNPP/ATMS數據反演得到的中心氣壓與現場觀測數據的對比 (b)熱帶氣旋內核區域反演結果與現場觀測數據的對比 (c)熱帶氣旋外圍反演結果與現場觀測數據的對比


圖四:(a)FY-3C/MWHTS數據反演得到的中心氣壓與現場觀測數據的對比 (b)熱帶氣旋內核區域反演結果與現場觀測數據的對比 (c)熱帶氣旋外圍反演結果與現場觀測數據的對比

(供稿:微波室) 

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