地基微波輻射計在臺風登陸前的性能分析（下）
發(fā)布時間：2019-12-11 17:37:51
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）
微波輻射計資料分析
地面各指標時空剖面
北京時間 2018年8月12日浦東機場受12號臺風“摩羯”影響，12日降水量達86.7 mm，出現(xiàn)強降水雷暴天氣，微波輻射計準確反映了此次臺風過程中對本場各物理量的變化。如圖 3 所示在12日06:00~21:00 期間，大氣中8 km 以下相對濕度明顯增加 ；其中13:00~20:00 溫度沒有明顯變化，但是登陸前后 3h 有逆溫層且過了 6h 后，依舊有明顯逆溫；氣壓在前后 3h 內呈持續(xù)下降趨勢。
圖3 2018年8月11日00:00~15 日 09:00 浦東機場臺風過程微波輻射計測量值（溫度、相對濕度、壓強）演變示意圖
如圖 4 所示水汽主要集中在 2 km 以下，液態(tài)水集中在 6 km 以下，在臺風登錄前，水汽在06:00~21:00 低空積聚，臺風登陸后在大氣動力作用下抬升凝結成云并降落，液態(tài)水含量與云底高度持續(xù)降低基本一致。這段時間的臺風登陸前變化情況說明此微波輻射計能夠客觀展現(xiàn)臺風過程中對本場大氣的溫濕狀況變化規(guī)律。
圖4 2018 年8月11日 00:00~15日09:00 浦東機場臺風過程微波輻射計測量值（水汽、液態(tài)水、云底高）演變示意圖
此過程當天逐小時對流參數(shù)變化來看，CAPE值表示大氣穩(wěn)定度，同時包含低層、高層空氣特性的參數(shù)，數(shù)值越大代表強對流越容易發(fā)展，一旦強對流發(fā)生，大氣不穩(wěn)定能量即會釋放，CAPE值可降至0。如圖 5 所示對流有效勢能 CAPE 最低值出現(xiàn)在10:00~16:00，處于強降水天氣發(fā)生時段，由微波輻射計資料計算得出 CAPE 值較好地表征此次臺風過程 ；而KI 指數(shù)和SI指數(shù)只取決于一定層次的資料，在臺風登陸前后850hPa 和500 hPa 之間存在逆溫層，因此由微波輻射計資料計算得出的KI指數(shù)和SI指數(shù)無意義。
圖5 2018年8月11日00 時 -15 日 09 時浦東機場臺風過程微波輻射計各對流指數(shù)演變示意圖
微波輻射計與常規(guī)探空資料及AWOS資料的比較
上海浦東機場位于上海市東部，依海建造，地理坐標為北緯 31°08'，東經 121°47'。如圖 6所示12日08:00 與 20:00 浦東機場臺風過程前微波輻射計與探空溫度、水汽、相對濕度廓線對比，其廓線是在區(qū)站號58362寶山站獲取，地理坐標為北緯 31°24'，東經 121°27' 寶山站位于浦東機場北側，兩者均靠海，且直線距離只有 45km，下墊面相似，可以近似取為浦東機場探空數(shù)據，從圖 6 中可以看出，臺風過程中二者溫度、水汽密度廓線一致性較好，相對濕度廓線能夠反映其在垂直方向上的變化，但是定量使用效果不佳。
如圖7所示12日微波輻射計溫度、濕度與AWOS實況資料作對比，由此可以看出，微波輻射計可以較好地模擬出此兩個變量的變化趨勢，但是濕度普遍比實際值偏低近10%，溫度在低值時段也為強降水時段內偏低近1°，而在無降水或降水量少的情況下，溫度接近。
圖6 2018年8月12日08:00、20:00 浦東機場臺風過程前微波輻射計與探空溫度、水汽、相對濕度廓線的對比示意圖
圖72018年8月12日微波輻射計與AWOS濕度、溫度對比示意圖
結束語
本文利用 MWP967KV 型微波輻射計在 2018年第14號“摩羯”臺風登陸前探測性能進行了分析。結果表明 ：
1）臺風“摩羯”帶來的降水主要集中臺風登陸前，微波輻射計可以較好地直接探測各類物理量，如溫度、相對濕度、壓強、水汽等，在這些指標上表現(xiàn)活躍。臺風登陸前后3h有逆溫層 ；大氣8km以下相對濕度明顯增加 ；氣壓在登陸前后3h內呈持續(xù)下降趨勢；水汽主要集中2km以下，液態(tài)水集中在6km以下 ；對流有效勢能CAPE最低值出現(xiàn)在10:00~16:00時，處于強降水天氣發(fā)生時段，較好地表征此次臺風過程。 2）與探空資料對比時，臺風過程中二者的溫度、水汽密度廓線一致性較好，相對濕度廓線能夠反映其在垂直方向上的變化，但是定量使用效果不佳 ；與地面資料對比時，濕度普遍比實際值偏低近10%，溫度在低值時段也為強降水時段內偏低近 1°，而在無降水或降水量少的情況下，溫度接近。通過上述分析比較了微波輻射計和地面及探空資料的差異，溫度、水汽密度和相對濕度的平均觀測偏差較低，相關性較好，可見微波輻射計在臺風監(jiān)測中是可用的，同時它又能提供臺風登陸前各物理量的變化情況，有助于研究臺風對本場帶來的影響做出提前判斷。這僅僅是一個初步分析，有待進一步的分析和研究，尤其是從定量角度研究臺風過程中各物理量的變化。
