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文章来自“科学大院”民众号

作者: 陈可鑫

进入七月,我们便经常能闻声“台风预警”的新闻。对于西北太平洋上的台风来说,行踪受到亲热关注的待遇,它们早就习以为常了。一出生便自带主角光环的台风,从天生到消亡,所有的行踪动态都被气象人时时刻刻纪录着。

关于2020年3号台风“森拉克”的路径强度信息(图片泉源:中央气象台・台风网)

台风虽轰轰烈烈地来,但生命史平均不外几日光影,为何“一举一动”都要被纪录在册?不仅云云,气象人还会带着精致而坚硬的丈量仪器自动出击,只为全方位、近距离地捕捉它们的踪迹。

台风“行程”数据年鉴――你来过,我记得

我国有修史体例的传统,因而在不少古籍的文字纪录中都能看到台风的身影,但系统周全的台风数据纪录是从近代以来才得以逐步生长、完善。曾被誉为远东气象第一台的上海徐家汇观象台建于1872年,它不仅拉响了1879年7月31日公布的中国第一个台风警报,还对我国早期台风资料的整理和汇编做出了伟大孝顺

18世纪到19世纪,气压表、温度表等气象仪器随西方传教士传入中国。在西方传教士的计划推动下,徐家汇观象台最先举行逐日准时的气象考察(主要考察气压、温度、风速等气象要素)。1920年,时任徐家汇观象台台长的劳积勋(Aloysius Froc)整编了《620个台风路径图(1893-1918)》图集,该图集收录了25年中所考察到的620个台风和1264个低压的资料

1910年上海徐家汇观象台考察场中的测云架、丈量水蒸气亭、雨量器(图片泉源:中国气象局)

劳积勋著《620个台风路径图(1893�C1918)》(图片泉源:雷小途《中国台风科研营业百年生长历程概述》)

在此之后,对台风资料的网络和整理成为中国台风专家和沿海气象部门十分重视的事情。1972年后,每年都市整编出书一册《西北太平洋台风年鉴》(1989年后更名为《西北太平洋热带气旋年鉴》),延续至今,从未中止。2007年起,中国气象局公布的“热带气旋最佳路径数据集”实现了民众在线共享,利便研究职员获取历年台风数据以开展相关研究事情。

(a)上海台风研究所整编的系列《台风年鉴》及(b)《西北太平洋热带气旋天气图集(1981�C2010)》(图片泉源:雷小途《中国台风科研营业百年生长历程概述》)

随着考察能力的提高,气象考察结构结构逐步完善,更多差异形式的台风考察数据被收录于台风数据纪录中,如水汽考察、红外卫星图像、500百帕位势高度场等。来自中国气象局的热带气旋数据库是现在唯逐一个涵盖西北太平洋区域的多源、多时间尺度、多空间尺度的综合性热带气旋数据库。关于该数据库的详细形貌文章已于2021年1月在《大气科学希望》杂志上揭晓,以利便海内外学者的研究使用

正是由于具备这样坚实的数据基础,我们才气通过统计历年的台风数据,对台风从哪来,往哪去有大致的掌握,也才气进一步领会台风,解开其风场转变莫测的缘故原由,从而预估其致灾影响的局限和水平,最终为政府部门做好防台减灾计划提供有力的数据支持。

1949-2017年西北太平洋台风统计数据(图片泉源:https://h5.thepaper.cn/html/interactive/2017/typhoon/index.html)

相对早期而言,台风的考察数据逐步厚实、不停完善。但囿于现在有限的考察能力,台风考察的时空精度和准确性仍有待提高。没有深入周全的考察数据,我们就无法真正熟悉台风。有时刻,还需要近距离考察,才气有更为周全地领会,国人的“追风”之举也由此发生。面临体态重大的台风,气象人又是若何自动出击“追逐捕捉”台风的呢?

空天海立体综合考察――从差异角度领会你

我们无法阻止伟大台风前行的脚步,但基于实时考察数据的准确台风预告,能够极大地降低人民财富损失。而完整的考察系统则是提高预告准确性的条件。

2020年,中国气象局气象探测中央团结12家单元,在我国台风频发的南海区域部署了一套空天海立体综合考察系统,首次开展了基于高空大型无人机为主的海洋综合考察试验――“海燕设计”,目的就是为了多角度、全方位地捕捉过境台风的行踪转变。

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空天海立体综合考察系统示意图(图片泉源:《大气科学希望》封面故事)

在这一试验中,研究职员使用“翼龙-10”大型无人机携带自主研发的下投探空系统和毫米波雷达,并在试验海域布设了1艘太阳能无人艇和2个漂流浮标,以及在三沙气象站布设了智能往返平飘探空系统。

实验中使用的翼龙-10无人机,无人机机翼下方是下投式探空系统(图片泉源:《大气科学希望》封面故事)

该立体综合考察系统于2020年7月31日至8月2日首次对惠临我国的台风“森拉克”的发生生长历程举行了全程考察,差异装备在考察中都各显神通:智能平漂探空系统在台风过境前期释放了8次返式智能探空;无人机乐成执行对台风“森拉克”外围云系“CT式立体扫描”的义务;海面上的无人艇和漂流浮标则全程考察了台风“森拉克”低层气压、风速的转变。

这些实时考察数据对台风“森拉克”位置和强度简直定施展了主要作用。此次“海燕设计”的乐成试验也对剖析台风结构、台风对我国南海的影响,以及未来无人机气象考察营业的确立而言,都具有里程碑式的意义

无人艇的台风考察数据(2020年7月28日至2020年8月2日)

太阳能气象探测无人艇:我的目的是走进你的心

与风雨大作的台风风场差其余是,台风眼区内是一脉海不扬波的祥和情景。这是由于台风眼是一块晴朗无云的下沉气流区。穿越台风眼的考察是全球现在为止最先进,最有用的考察台风方式。但野蛮的台风令周围的海水“沸腾”,围绕台风眼区的眼墙更是狂风暴雨最为凶猛的地方,要想进入台风中央,只能自动出击

在南海的空天海立体综合考察系统对台风“森拉克”举行考察的历程中,由中国科学院大气物理研究所自主研发的半潜式太阳能气象探测无人艇自动航行至台风“森拉克”的路径上,并乐成穿过台风“森拉克”的眼区,其离台民俗压中央的最近距离仅为2.4km,这是国际上首次行使太阳能无人艇自动靠近并探测到台风中央。(点击此处领会更多有关无人艇的知识

2020年6月,无人艇在海南岛潭门132港四周海域举行海试 (图片泉源:Chen Hongbin et al. IAP’s solar-powered unmanned surface vehicle actively passes through the center of Typhoon Sinlaku.)

差异于传统的海洋浮标只能在牢固位置上举行数据监测,这艘名为“海洋气象考察者-3”的无人艇就像一位在台风中奔跑的勇士,它勇往直前,在恶劣的海洋环境下自动靠近,探测台风的中央。无人艇能够因时制宜地航行,自动获取最优位置的实时考察数据,从而监测台风过境时海面各要素的详细转变历程,为台风预告研究提供了传统考察手段无法获得的数据支持。

2020年7月22日至8月04日,太阳能无人艇在海上台风考察实验中的轨迹图,黄线、红线、白线划分示意无人艇路径、无人机路径以及台风“森拉克”路径。 (图片泉源:Chen Hongbin et al. IAP’s solar-powered unmanned surface vehicle actively passes through the center of Typhoon Sinlaku.)

无论是来自信型无人机照样太阳能无人艇的考察数据,最终都市举行通过整理汇编,纪录于台风数据库中,从而进一步厚实和生长已有的数据基础。做好对每一个台风的考察,都有助于加深我们对这个转变莫测的天气系统的熟悉与领会。也只有在真实可靠的收条基础上,我们才气最洪水平地做好未雨绸缪的防灾事情。追逐台风,气象人永远在路上。

参考文献:

[1] 雷小途, 2020. 中国台风科研营业百年生长历程概述[J]. 中国科学:地球科学, 50(3): 321-338, https://doi.org/10.1360/N072018-00176.

[2] Chen. H. B., and Coauthors, 2021: IAP’s solar-powered unmanned surface vehicle actively passes through the center of Typhoon Sinlaku (2020). Adv. Atmos. Sci. , 38(4), 538 545, https://doi.org/10.1007/s00376-021-1006-1.

[3] Lu, X. Q., H. Yu, M. Ying, B. K. Zhao, S. Zhang, L. M. Lin, L. N. Bai, and R. J. Wan, 2021: Western North Pacific tropical cyclone database created by the China Meteorological Administration. Adv. Atmos. Sci. , 38(4), 690 699, https://doi.org/10.1007/s00376-020-0211-7.

[4] Zhang, X. F., and Coauthors, 2021: Comprehensive marine observing experiment based on high-altitude large Unmanned Aerial Vehicle (South China Sea Experiment 2020 of the “Petrel Project”). Adv. Atmos. Sci. , 38(4), 531 537, https://doi.org/10.1007/s00376-020-0314-1.

[5]http://www.cma.gov.cn/2011xzt/2017zt/20170525/2017052505/201705/t20170524_414668.html

[6] https://mp.weixin.qq.com/s/w3DMME0g4f9aiZwWROoKKw

作者单元:中国科学院大气物理研究所

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