
地基微波輻射計在臺風登陸前的性能分析(上)
發(fā)布時間:2019-12-10 17:14:53
以使用MWP967KV型微波輻射計分析第14號“摩羯”臺風登陸前的探測情況為目的,利用常規(guī)探空資料以及浦東機場AWOS地面資料作對比,分析微波輻射計與兩者之間物理量的差異。
作者 黃海玲、張?zhí)炱?、張榮智 、蔣維東
(民航華東空管局,上海 200335)
摘要
以使用MWP967KV型微波輻射計分析第14號“摩羯”臺風登陸前的探測情況為目的,利用常規(guī)探空資料以及浦東機場AWOS地面資料作對比,分析微波輻射計與兩者之間物理量的差異。發(fā)現(xiàn)“摩羯”臺風帶來的降水主要集中在臺風登陸前,微波輻射計可以較好地模擬出時空上溫度、水汽密度、相對濕度的變化趨勢。微波輻射計在臺風監(jiān)測中是可用的,可以較好地直接探測各類物理量,對預測臺風對本場帶來的影響具有一定的參考價值。
引言
探測全球大氣溫度、濕度分布及其變化,對天氣預報和氣象保障工作,特別是數(shù)值天氣預報和氣候變化研究具有重要意義 。為彌補常規(guī)探空的不足,飛機、GPSmet 和遙感技術等探測手段被廣泛用于氣象領域,其中被動地基遙感的儀器結構相對簡單,能在無人看守情況下進行連續(xù)觀測 。微波輻射計作為被動微波遙感的唯一傳感器 ,已發(fā)展了地基、空基、星基等基于各種平臺產品,其中地基和空基微波輻射計發(fā)展飛速 ,尤其是地基微波輻射計可以連續(xù)進行氣象觀測,包括溫度、水汽等氣象要素的廓線以及環(huán)境溫度等,已經成為常規(guī)探空的重要補充。國外有大量關于地基微波輻射計的研究。近年來,隨著微波輻射計技術的不斷進步,國內也已經開始應用到雷暴、暴雨、霧、臺風等的預警預報方面,顯示出良好的應用前景。比如韓玨靖等利用MP-3000A 型地基微波輻射計,比較了其與探空的差異,分析了不同天氣下微波輻射計的探測特征,發(fā)現(xiàn)相對濕度和液態(tài)水含量的垂直變化與降水、強對流和大霧的發(fā)生有良好對應;郭麗君等利用MP-3000A型微波輻射計觀測數(shù)據(jù),對比檢驗了華東地區(qū)秋冬季的11個持續(xù)性霧天氣過程的 170 個時次的微波輻射計和常規(guī)探空數(shù)據(jù),檢驗了典型霧個例的溫、濕度廓線和云覆蓋狀況 ;趙兵科等利用上海市氣象局 2007 年9 月進行的“韋帕”臺風探測試驗資料和地面常規(guī)觀測資料,對MP-3000A 型地基微波輻射計在0713號臺風登陸前后探測性能進行了分析。然而國內微波輻射計驗證臺風性能的較少,MWP967KV 型微波輻射計較新于以往的微波輻射計,因此本文工作的開展顯得尤為重要。本文利用 2018年08月12日“摩羯”臺風登陸前后微波輻射計各指標,再通過其反演資料與常規(guī)探空資料以及 AWOS地面資料進行對比,在此基礎上得出微波輻射計所獲得的臺風登陸前的性能。
儀器簡介
國外已開發(fā)出基于各種平臺的微波輻射計,不僅集成度高、功能強大,而且在測量精度、穩(wěn)定性、體積等方面都已達到相當高的水平,但是價格昂貴且不利于維護升級,在業(yè)務實踐中存在較大的困難,不利于推廣應用。由西安某所自主研發(fā)的 MWP967KV 型微波輻射計是一款地基多通道微波輻射計,完全以被動接收的方式探測 5 mm(V 頻段)和 13 mm(K 頻段)波段特定頻點的微弱大氣輻射噪聲,測量其信號強度,具有很鮮明的特點 :微波信號云霧穿透力強,天氣條件局限??;無球探空,實現(xiàn)無人值守、適合網絡化運行 ;數(shù)據(jù)代表性強,時空分辨力高,能夠連續(xù)監(jiān)測大氣狀態(tài)變化過程。
摩羯臺風概況
如圖 1 所示 2018 年第 14 號臺風“摩羯”(英文名稱 Yagi),于 8月8日14:00 在臺灣省花蓮市東偏南約 1330 km 海面上生成,強度等級為熱帶風暴級,中心附近最大風力有 8 級(18 m/s),中心最低氣壓為998hPa,向北偏東方向移動,強度逐漸加強。10日后轉向西北方向移動,并于11日夜間進入東海東部海面,強度變化不大。12日23:35 前后,臺風“摩羯”登陸浙江溫嶺沿海,登陸時中心附近最大風力 10 級(28m/s)。
臺風登陸前后對本場的影響實況
臺風“摩羯”雖然距離上海比較遠,但是它借助冷渦系統(tǒng)給自身帶來了良好的流出,在北側形成了倒槽,進而給本場帶來了大量降水,甚至雷暴等強對流天氣。由地面 AWOS 12日 08:00~13日 08:00 實況圖(圖 2)可以看出,臺風“摩羯”帶來的降水主要集中在 12日 9:35~16:40 和 12日18:15~20:20 兩個時間段,最大峰值出現(xiàn)在 10:30左右,且降水峰值時本場上下午都出現(xiàn)了雷暴天氣,由此看出主要降水在臺風登陸前,對本場飛行影響較大,因此下文主要分析微波輻射計資料在臺風登陸前的性能。