
地基微波辐射计在台风登陆前的性能分析(上)
发布时间:2019-12-10 17:14:53
以使用MWP967KV型微波辐射计分析第14号“摩羯”台风登陆前的探测情况为目的,利用常规探空资料以及浦东机场AWOS地面资料作对比,分析微波辐射计与两者之间物理量的差异。
作者 黄海玲、张天旗 、张荣智 、蒋维东
(民航华东空管局,上海 200335)
摘要
以使用MWP967KV型微波辐射计分析第14号“摩羯”台风登陆前的探测情况为目的,利用常规探空资料以及浦东机场AWOS地面资料作对比,分析微波辐射计与两者之间物理量的差异。发现“摩羯”台风带来的降水主要集中在台风登陆前,微波辐射计可以较好地模拟出时空上温度、水汽密度、相对湿度的变化趋势。微波辐射计在台风监测中是可用的,可以较好地直接探测各类物理量,对预测台风对本场带来的影响具有一定的参考价值。
引言
探测全球大气温度、湿度分布及其变化,对天气预报和气象保障工作,特别是数值天气预报和气候变化研究具有重要意义 。为弥补常规探空的不足,飞机、GPSmet 和遥感技术等探测手段被广泛用于气象领域,其中被动地基遥感的仪器结构相对简单,能在无人看守情况下进行连续观测 。微波辐射计作为被动微波遥感的唯一传感器 ,已发展了地基、空基、星基等基于各种平台产品,其中地基和空基微波辐射计发展飞速 ,尤其是地基微波辐射计可以连续进行气象观测,包括温度、水汽等气象要素的廓线以及环境温度等,已经成为常规探空的重要补充。国外有大量关于地基微波辐射计的研究。近年来,随着微波辐射计技术的不断进步,国内也已经开始应用到雷暴、暴雨、雾、台风等的预警预报方面,显示出良好的应用前景。比如韩珏靖等利用MP-3000A 型地基微波辐射计,比较了其与探空的差异,分析了不同天气下微波辐射计的探测特征,发现相对湿度和液态水含量的垂直变化与降水、强对流和大雾的发生有良好对应;郭丽君等利用MP-3000A型微波辐射计观测数据,对比检验了华东地区秋冬季的11个持续性雾天气过程的 170 个时次的微波辐射计和常规探空数据,检验了典型雾个例的温、湿度廓线和云覆盖状况 ;赵兵科等利用上海市气象局 2007 年9 月进行的“韦帕”台风探测试验资料和地面常规观测资料,对MP-3000A 型地基微波辐射计在0713号台风登陆前后探测性能进行了分析。然而国内微波辐射计验证台风性能的较少,MWP967KV 型微波辐射计较新于以往的微波辐射计,因此本文工作的开展显得尤为重要。本文利用 2018年08月12日“摩羯”台风登陆前后微波辐射计各指标,再通过其反演资料与常规探空资料以及 AWOS地面资料进行对比,在此基础上得出微波辐射计所获得的台风登陆前的性能。
仪器简介
国外已开发出基于各种平台的微波辐射计,不仅集成度高、功能强大,而且在测量精度、稳定性、体积等方面都已达到相当高的水平,但是价格昂贵且不利于维护升级,在业务实践中存在较大的困难,不利于推广应用。由西安某所自主研发的 MWP967KV 型微波辐射计是一款地基多通道微波辐射计,完全以被动接收的方式探测 5 mm(V 频段)和 13 mm(K 频段)波段特定频点的微弱大气辐射噪声,测量其信号强度,具有很鲜明的特点 :微波信号云雾穿透力强,天气条件局限小;无球探空,实现无人值守、适合网络化运行 ;数据代表性强,时空分辨力高,能够连续监测大气状态变化过程。
摩羯台风概况
如图 1 所示 2018 年第 14 号台风“摩羯”(英文名称 Yagi),于 8月8日14:00 在台湾省花莲市东偏南约 1330 km 海面上生成,强度等级为热带风暴级,中心附近最大风力有 8 级(18 m/s),中心最低气压为998hPa,向北偏东方向移动,强度逐渐加强。10日后转向西北方向移动,并于11日夜间进入东海东部海面,强度变化不大。12日23:35 前后,台风“摩羯”登陆浙江温岭沿海,登陆时中心附近最大风力 10 级(28m/s)。
台风登陆前后对本场的影响实况
台风“摩羯”虽然距离上海比较远,但是它借助冷涡系统给自身带来了良好的流出,在北侧形成了倒槽,进而给本场带来了大量降水,甚至雷暴等强对流天气。由地面 AWOS 12日 08:00~13日 08:00 实况图(图 2)可以看出,台风“摩羯”带来的降水主要集中在 12日 9:35~16:40 和 12日18:15~20:20 两个时间段,最大峰值出现在 10:30左右,且降水峰值时本场上下午都出现了雷暴天气,由此看出主要降水在台风登陆前,对本场飞行影响较大,因此下文主要分析微波辐射计资料在台风登陆前的性能。