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近海及登陆台风强度变化科学试验预研究:追入台风眼 探台风奥秘

2018-4-17 9:15:49   来源:中国气象报社
     当台风来袭,他们不仅不逃离,反而去追击风暴甚至一直深入台风中心——对于“近海及登陆台风强度变化科学试验预研究”团队来说,这不是堂吉诃德式的无谓冒险,而是为了获取更多台风数据的科学行动。3月28日,这项公益性行业(气象)科研专项通过验收,项目展现了他们数次追击台风的成果。
       该项目负责人雷小途与其所在的中国气象局上海台风研究所团队,是中国最成熟的“台风捕猎团队”之一。“威马逊”“海鸥”“凤凰”“灿鸿”“苏迪罗”“彩虹”“尼伯特”“莫兰蒂”“鲇鱼”“莎莉嘉”,是这支团队从2014年到2016年“捕获”到的台风的名字。
       有人不理解,当前中国台风路径预报准确率已经很高,在过去30多年中,我国24小时台风路径预报误差减少了约70%,并且2015年至2016年连续两年稳定控制在70公里以内,为什么还要费劲去“捕捉”台风?
      但其实很多人并不清楚,在台风路径预报取得显著进展的同时,台风强度预报的进步却依然缓慢,特别是台风强度的数值预报业务能力有待增强。正因为如此,台风袭来时,“预警不足”和“过度预警”同时存在的现象并不鲜见。
       在国际台风界,近海及登陆前后的热带气旋的定强及强度变化,是前沿科学研究课题。据雷小途介绍,在亚太地区,制约台风强度研究进一步深入、预报能力进一步增强的核心问题,在于台风结构和强度变化的基本观测事实缺乏。因此,“近海及登陆台风强度变化科学试验预研究”就是要利用更多新型探测技术和仪器进行台风外场观测,并开展近海台风“边界层风场结构特征”和“台风定强技术”等应用示范初步研究。
      与台风搏斗,光靠勇气是不行的,项目组必须设计缜密的试验方案。项目针对我国沿海丘陵地形及台风目标观测敏感性变化特征等,研究设计了“固定与移动相结合”的台风外场多源协同探测方案。
      所谓“固定”,是联合当地气象部门在浙江大陈岛、福建霞浦和海南万宁分别建设台风外场观测科学试验基地;所谓“移动”,是升级台风“追风”观测系统,改进小型无人机“弹射”起飞装置,联合设计研制火箭弹(导弹)下投探测台风等,提升我国台风外场直接观测能力。
       经过充分准备,2014年到2016年,项目组“收获”了10个目标台风,远超项目立项时预期的数量。追风里程最远的一次,他们驾车从上海出发,跋涉2500公里一直到海南万宁。每一次行动都有所收获,通过对目标台风实施外场观测试验,团队获取的目标台风内核及边界层结构观测资料质量可靠且均已进入数据库,并可接入相应的业务平台。
       最让人振奋的是,2015年10月3日23时整,在海南万宁,伴随着一声巨响,全球首枚台风探测火箭弹(导弹)点火发射。仅仅6分钟后,探测火箭弹将多枚下投式探空仪成功送入远在数百公里之外的强台风“彩虹”内核区域并实时传回了高质量观测数据。据雷小途介绍,火箭弹(导弹)下投探测台风科学试验的成功,打破了由美国长期主导的飞机探测台风的传统模式,其“即需即测”的优势也使目标台风的敏感性观测及快速且同时获取不同区域精细结构成为可能。
       每次团队“追风”归来,都手握珍贵的资料,但研究却远远没有结束。基于外场观测资料,项目组修订了WMO推荐的台风不同时距平均风速间的计算转换关系,并在台风年鉴整编等日常业务工作中得到应用。
      同时,他们开展目标台风的定强及海洋暖涡、内核区高层辐散增大和中层增湿等对台风快速增强影响的分析,取得的成果具有业务预报应用潜力。
       此外,项目组发现了台风登陆过程中眼区结构变化及边界层湍流动量通量逆梯度输送等观测事实。基于这些观测事实进行的外场观测资料数值同化试验等工作,有利于揭示台风边界层物理过程及改进台风数值模式参数化方案。
       该项目验收专家组组长、中国工程院院士徐祥德高度评价这项研究,“在台风火箭、飞机观测等方面具有开创性,其他方面也有应用潜力”,他也期待后续在探测台风内部结构的同时,推进对台风外围的观测研究,“内外结合”。
       依托该项目,团队还策划发起并牵头组织实施了世界气象组织/亚太经社会台风委员会国际合作项目“亚太近海台风强度变化科学试验(EXOTICCA)”,在国际台风界产生了重要影响。

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