中国科普网讯(记者胡利娟)当一幅幅色彩鲜艳的图像展现在您面前时,不要为他的画风而误以为是梵高的作品。其实,它是风云三号E星--“黎明星”探测到的全球洋面风场分布、全球大气不同高度层的温度与湿度分布情况。
“黎明星可以探测从地面到60公里高度的37层大气状况,为数值天气预报提供高密度、高精度的输入数据。”9月29日,在风云三号黎明星系列首图发布会上,国家卫星气象中心副主任、风云三号极轨气象卫星地面应用系统总指挥张鹏介绍说,今天是风云三号E星--“黎明星”第二次对公众发布观测到的五幅图像,此次主题为“黎明星看大气”。
风起云涌,热能生风。本次发布的图像是风云三号E星搭载的风场测量雷达、微波温度计、微波湿度计和全球导航卫星掩星探测仪共四台遥感仪器,探测资料的综合产品,揭示了全球大气层完整的动力学和热力学动态演变的规律和趋势,对于分析和预报对人类社会影响巨大的台风、暴雨等各类极端灾害性天气现象提供了最直接、最准确的实测初始场资料。
张鹏表示,这是风云气象卫星首次主动探测“风”的信息,真正实现了风云卫星测“风云”的初心和夙愿。
张鹏透露,目前,风云三号E星--“黎明星”正开展在轨测试工作,为助力国庆气象服务保障,其将提前投入应用测试。
据了解,风云三号E星--“黎明星”作为国际首颗业务运行的晨昏轨道气象卫星,装载了包括风场测量雷达、红外高光谱大气探测仪、微波温度计、微波湿度计、全球导航卫星掩星探测仪在内多台套垂直探测载荷,可以联合反演获得大气温度场、湿度场以及洋面风场等产品,实现对全球热动力结构的精细探测,有效补充对晨昏时间全球大气温湿风变化过程的监测,充分弥补了当前地基和空间等观测手段的不足,特别对提高全球数值天气预报准确度具有重要意义。
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五图展示“黎明星看大气”
图1:风云三号E星洋面风场月平均产品。(中国气象局供图)
图2:风云三号E星全球大气温度场垂直层分布。(中国气象局供图)
图3:风云三号E星全球大气湿度场垂直层分布。(中国气象局供图)
图4:风云三号E星全球大气湿度场时间演变。(中国气象局供图)
图5:风云三号E星台风结构三维探测。(中国气象局供图)
第一张图是风云三号E星洋面风场月平均产品。具有典型的气候指示意义,我们可以清晰地看到预报员天气分析时常用的赤道辐合带、副热带高压、信风、季风、越赤道气流、绕极西风等典型的气候特征。
赤道辐合带是热带地区主要的、持久的大尺度天气系统,有时甚至可以环绕地球一圈。其有明显的季节性位移,北半球夏季(9月)它位于赤道以北。从图中,我们可以看到9月赤道辐合带在太平洋表现出良好的对称性,这是由赤道太平洋上空东北信风和东南信风交汇形成;但是在印度洋上空有明显的纬向不对称特征,这是受到东非沿岸和印尼之间的越赤道气流,通常也称为索马里低空急流的影响。在南半球海洋上空,存在四个由高压主导的反气旋,表明9月南半球海洋以晴好天气为主。另外,在南半球南纬40°-60°之间的海面上,常年存在着稳定、强劲的西风气流,通常称为绕极西风,它与南半球海洋的面积占绝对多数有关。
第二张图是风云三号E星全球大气温度场垂直层分布。展示了今年9月27日黎明时刻950、850、700和500hPa四个高度全球的温度分布情况。在各层高度上,温度最高的区域是非洲的撒哈拉沙漠(图中颜色最深的区域),温度最低的区域是格陵兰岛和南极洲大陆(图中颜色最浅的区域)。
整体而言,热带赤道有净的入射辐射,而极地地区有净的出射辐射。因此,北半球高纬度地区失去热量,低纬度地区获得热量。在欧洲大陆以南,由于撒哈拉沙漠的存在(入射<出射),高低纬度大气在南北方向上热量交换不大,因此,欧洲的天气气候变化比较平缓。而在我国,由于低纬大气与高纬大气在南北方向上的热量交换很大,因此剧烈天气频发。
第三张图是风云三号E星全球大气湿度场垂直层分布。可以看出,越在低层,水汽含量越充沛。
降水的发生离不开水汽条件,不然就是无米之炊。我们知道,48.7%的水汽总含量在850百帕以下,77.5%的水汽在700百帕以下,92.5%的水汽在550百帕以下,即对流层中低层的水汽占大气水汽总含量的3/4以上。因此,天气预报中特别关注500百帕以下的水汽分布。
第四张图是风云三号E星全球大气湿度场时间演变。图中可见,我国东部和南部洋面上有两个高湿度区,分别对应今年第13、14号台风“康森”和“灿都”。
在我国,9月中旬,存在一条自西南地区经西北东部延伸至东北的水汽输送带,对应上述地区的强降雨天气。另外,在孟加拉湾和印度洋北部也有高湿度区,对应活跃的南亚季风。目前,越赤道气流和季风对我国的水汽输送充沛,未来结合大陆上副热带高压的位置,可以判断出十一期间雨带的位置。
第五张图是风云三号E星台风结构三维探测。分布图中可见“灿都”垂直方向上,温度呈明显的“冷-暖-冷”的结构,台风深厚的暖心结构特征清晰。
台风是一个低值系统,在低层四周空气向台风中心流入,膨胀冷却使台风低层气温降低。但由于内流空气从广大洋面不断吸收热量和水汽,部分抵消了膨胀冷却的影响,因此,台风低层冷心的范围较小。在台风中层,由于台风内部大量暖湿空气上升,不断释放凝结潜热,因此,一般在台风中层是一个暖心结构。再往上,绝热冷却使得上升空气温度低于环境温度,因此又是一个冷心结构。
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