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科普 | 看气象卫星如何“智擒”台风

发布日期:2022-06-08  来源:中国气象局  作者:曹静  浏览次数:592
核心提示:每年夏天,总有一些台风(北美洲叫“飓风”)或独自或成群结队跑到沿海地区“捣乱”,所到之处风狂雨暴,给人类的生命财产带来极大的损失。长期以来,人类一直想尽各种办法监测台风的强弱和走向,以便提前应对,减轻它带来的伤害。台风的前世今生台风是广阔的“大海”孕育的孩子。海洋上充足的光照、丰富的水汽、温暖的海水是它出生的条件。当海面温度升高后,海

每年夏天,总有一些台风(北美洲叫“飓风”)或独自或成群结队跑到沿海地区“捣乱”,所到之处风狂雨暴,给人类的生命财产带来极大的损失。长期以来,人类一直想尽各种办法监测台风的强弱和走向,以便提前应对,减轻它带来的伤害。

台风的前世今生

台风是广阔的“大海”孕育的孩子。海洋上充足的光照、丰富的水汽、温暖的海水是它出生的条件。当海面温度升高后,海水蒸发变成水汽上升,四周的较凉空气迅速填充并继续受热上升,就在中心形成了一个低压区,水汽到天上遇冷凝结释放潜热造成低压区越来越热,这些能量为台风生成提供了温床。伴随风速变大、气压变低,气团旋转起来,通常我们叫它“热带气旋”。气旋在高海温区域吸收的能量越多,旋转越快,离心力也越大,中间会形成一个像洗衣机甩干衣服时那样的空洞,这个空洞就是“台风眼”,台风眼经过的地区风平浪静,那里是台风中的“世外桃源”。

热带气旋形成后往哪走、走多快、带来多少降水,是长成为大地带来除旱的雨水、为人们带来解暑的凉风这类灾害相对弱小的气旋,还是长成所到之处农田被淹、交通瘫痪、抢人财物、夺人性命、无恶不作的“恶魔”?对此,背后叫“副高”(副热带地区的暖性高压天气系统)的“大老板”起着关键作用,它束缚着热带气旋沿着自己的边缘走:弱小式台风,途中见到携着暖湿水汽的夏季风时,往往吃点夏季风带来的“点心”(暖湿水汽)就继续赶路,而恶魔式台风则在“吃饱喝足”后还不满足,还会从夏季风手里抢夺更多的暖湿水汽,有时干脆懒洋洋地“躺”在高温海面上“养膘”。

暖湿气流借助风势转着圈往上跑,一遇冷气就凝结下雨,而台风眼却热得无法被“感动流泪”(凝不成雨滴),成了无风无雨的地带。能量越足的台风,台风眼越明显,发起脾气来越可怕,因为它们完整的环形结构像一台抽水机,将大洋上的水汽源源不断地抽上来,为一路北上西进的持续性强降水提供了充足的水源,加大了致灾程度。无论是弱小的还是强大的台风,“成年”后都会不顾大海母亲的挽留,直接向陆地飞奔而去。

台风一般为直径600~1000千米(最小也超100千米,最大可达2000千米)的“大胖子”,在登陆后由于失去水汽营养供给迅速“脂肪耗尽”,最后死于“营养不良”。个别台风能量耗尽前会再次转向大海汲取“营养”,第二次登陆,但无论如何它们最终还是逃脱不了魂归大地的命运,正像万物有生必有死一样。只是比较“乖巧”的台风告别大海母亲后会快速直奔陆地,给陆地带来降水,缓解高温,给人们带来的伤害相对较小;而暴躁的台风却把自己“活”得飞扬跋扈,依仗着无敌能量和呼风唤雨的威力横行霸道,最终被台风委员会从台风名单里除名。

卫星如何“擒”台风

现在大家都知道了,台风通常很大,最小直径也在100千米,而且它会受更巨大的“副高”控制,脾气“阴晴不定”,路线“模糊不清”。20世纪60年代前,如果要想知道它在哪里出生、长得多大、去往何方,几乎是不可能的。因为极度缺少海上观测资料,人们没有任何办法知道台风是什么样子。

但是,自从有了气象卫星,没有任何台风能逃离人们的视线。气象卫星每时每刻都盯着海面的一举一动,就连台风的“美丑”(如,风眼是“单眼皮”还是“双眼皮”)都看得一清二楚,对它的藏身之地更是了如指掌。然而多数人对卫星是如何“擒住”台风的,知其然却不知其所以然。

首先,气象卫星会在发射和运行中来为“捉台风”进行热身:在发射中,它要抗击足够的发射冲击力和承受强烈的颠簸才能冲入云霄;它入轨,要打开太阳能帆板和携带的各种仪器才能工作;它在轨,要努力调整姿态,还要和地面建立好通信联络,保持星地畅通状态,来为正常运行打下基础;气象卫星还要保持全天候自旋或三轴稳定姿态——这是获取准确遥感信息资料的保证。

紧接着,气象卫星开始上岗。极轨气象卫星观测范围达几千千米,静止气象卫星可观测地球表面的三分之一,总是全天候精神抖擞地“值班”:瞪着“火眼金睛”随时牢牢盯着地球及大气的一举一动,气象卫星上的仪器充分发挥着它们的“十八般武艺”:有的会“拍照”,速度达500张/秒;有的会测海温,看海面有没有“发烧”;有的能做“B超”,监视哪里有气旋产生;有的能做“CT”,可以把台风内部的暖心结构看得一清二楚……无论台风大小,都逃不出气象卫星的“慧眼”,就连台风背后的大老板“副高”以及台风经常光顾的夏季风也都在其监视之下。

每当气象卫星监测到有躁动的气旋生成,会迅速在地面系统指挥下进入无级变速区域观测模式,以最快速度(分钟级)把侦察到的信息传回地面,还频繁地与地面的数值预报专家系统进行“隔空互动”,确定重点观测区域。以前不可一世的台风,现在连其想“逃跑”的方向和路线、脾气的大小都在气象卫星监测及预报模型下,被人类研究得越来越透彻。聪明的人类可以预测台风大小、走向,识别台风的强弱。当“小清新”台风造访时,人们就可以相对轻松一些,采取的措施少一些;当“大恶魔”台风来袭时,人们则可做足预防措施,竭尽所能降低生命和财产的损失。

风云四号B星(图片来源:国家卫星气象中心)

责任编辑:胡惠雯

 
 
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