分析氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)在暴雨預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

鄭楠 高玉宏 張小雪

【摘? ?要】隨著現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)氣象預(yù)報(bào)水平不斷提升，時(shí)效性、精準(zhǔn)度不斷增強(qiáng)，為自然災(zāi)害防護(hù)提供重要依據(jù)。氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)是針對(duì)氣象預(yù)報(bào)需求，引入遙感技術(shù)、衛(wèi)星系統(tǒng)而形成的全新技術(shù)形式，能夠及時(shí)、有效預(yù)警，在暴雨預(yù)報(bào)、暴雨災(zāi)害預(yù)防方面起到重要作用。本文簡(jiǎn)要闡述了氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)，分析了氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)在暴雨預(yù)報(bào)中的應(yīng)用方法，之后對(duì)氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)在暴雨預(yù)報(bào)中的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

【關(guān)鍵詞】氣象;暴雨預(yù)報(bào);衛(wèi)星遙感技術(shù)

引言

暴雨是我國(guó)常見自然災(zāi)害之一，隨著我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)水平不斷提升，應(yīng)用技術(shù)更新?lián)Q代，其在暴雨預(yù)警中起到愈發(fā)重要的作用?，F(xiàn)代社會(huì)生活中，大量科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于氣象遙感系統(tǒng)中，人們對(duì)暴雨預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性提出了更高的要求，這就需要人們更加重視遙感技術(shù)在暴雨預(yù)報(bào)中的應(yīng)用，優(yōu)化氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)的應(yīng)用流程，積極引入更加先進(jìn)的技術(shù)，豐富氣象衛(wèi)星遙感系統(tǒng)功能，為人們的生命財(cái)產(chǎn)安全提供技術(shù)保障。

1.氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)概述

氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)就是指借助遙感技術(shù)、輻射測(cè)量技術(shù)、衛(wèi)星系統(tǒng)，借助科學(xué)算法精準(zhǔn)推演計(jì)算出大氣、海洋、陸地等各種物理量、生態(tài)參量的技術(shù)形式;在現(xiàn)代社會(huì)生活中，氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)主要運(yùn)用于大氣監(jiān)測(cè)、天氣氣候預(yù)報(bào)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等方面，在重大氣象防災(zāi)減災(zāi)中起到重要作用。氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)裝置攜帶多種氣象觀測(cè)儀，提前編制了大氣溫度、風(fēng)力、濕度、云等多種氣象要素與天氣現(xiàn)象的參數(shù);衛(wèi)星承載氣象遙感器，能夠接收地球大氣層的可見光、紅外線、微波輻射數(shù)據(jù)，測(cè)量數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給地面站;之后由地面站將原來的電信號(hào)復(fù)原，借助系統(tǒng)功能繪制地表、云層、海綿的圖片，經(jīng)過處理與推演形成模型。在暴雨預(yù)報(bào)中應(yīng)用氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)，工作人員在地面站獲取衛(wèi)星傳輸來的可見光云圖，對(duì)熱帶氣旋、云團(tuán)移動(dòng)趨勢(shì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一般情況下，白色表示太陽光反射強(qiáng)，灰黑色表示太陽光反射較弱;工作人員能夠利用紅外探測(cè)器獲取地區(qū)晴空大氣溫度、濕度的垂直分布情況，就散云中含水量、雨強(qiáng)分布情況，從而完成暴雨預(yù)報(bào)任務(wù)。

2.氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)在暴雨預(yù)報(bào)中的應(yīng)用方法

2.1數(shù)據(jù)獲取與整理

在暴雨預(yù)報(bào)中應(yīng)用氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)，需要明確暴雨監(jiān)測(cè)區(qū)域，作為黑龍江省佳木斯氣象衛(wèi)星地面站工作人員，需要選擇區(qū)域?yàn)榧涯舅故惺袇^(qū)內(nèi)各區(qū)域、市區(qū)周邊，設(shè)置在每天凌晨2時(shí)、上午8時(shí)、下午14時(shí)，晚上20獲取佳木斯地區(qū)的氣象地面圖。工作人員要選擇合適資料，針對(duì)“暴雨預(yù)報(bào)”需求，獲取所轄區(qū)域的太陽反射光數(shù)據(jù)、云團(tuán)移動(dòng)數(shù)據(jù)、大氣溫度數(shù)據(jù)、大氣濕度數(shù)據(jù)、云中韓數(shù)量數(shù)據(jù)、氣旋數(shù)據(jù)、冷風(fēng)數(shù)據(jù)、氣旋合并數(shù)據(jù)等，分析數(shù)據(jù)規(guī)律，判斷云朵移動(dòng)的方向與趨勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)暴雨數(shù)據(jù)分析。

2.2構(gòu)建暴雨預(yù)報(bào)模型

根據(jù)衛(wèi)星反射出來的數(shù)據(jù)整理結(jié)果，工作人員利用氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)系統(tǒng)軟件將其繪制成地面圖，選取監(jiān)測(cè)目標(biāo)區(qū)域圖形，制作未來6小時(shí)的降雨預(yù)報(bào)模型。在模型建立環(huán)節(jié)，工作人員需要根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果確定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的天氣特點(diǎn)，完成定性預(yù)報(bào)。之后進(jìn)行定量預(yù)報(bào)，結(jié)合系統(tǒng)中的其他工具，比如：中尺度預(yù)報(bào)模式、傳真圖、物理量診斷功能、衛(wèi)星云圖、雷達(dá)回波數(shù)據(jù)等進(jìn)行模擬構(gòu)建。一般情況下，工作人員可以利用衛(wèi)星云圖確定降水量，借助雷達(dá)回波訂正降水精準(zhǔn)區(qū)域，獲取最終降水量數(shù)據(jù)。

2.3形成天氣推理模塊

形成暴雨預(yù)報(bào)模型之后，工作人員對(duì)模型進(jìn)行研究分析，可以得到一些預(yù)報(bào)因子，形成本區(qū)域的降雨預(yù)報(bào)推理模型;推理模型的構(gòu)建，需要按照未來24小時(shí)內(nèi)的降雨量，參照地面站以往降雨量、10mm降雨參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行推理，推理內(nèi)容如下：（1）氣旋運(yùn)動(dòng)情況，借助天氣圖查看分析氣旋運(yùn)動(dòng)情況;（2）根據(jù)預(yù)報(bào)模型計(jì)算降雨量是否≥10mm降水，推理降雨范圍的經(jīng)緯度;（3）預(yù)報(bào)模型中各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)與前一天同時(shí)間的云量變化對(duì)比，計(jì)算相應(yīng)范圍的經(jīng)緯度;（4）推理分析是否受到臺(tái)風(fēng)影響，影響等級(jí)可以分為直接影響、間接影響、消失類等。通過傳真圖、天氣圖分析與推理以上因子情況，進(jìn)一步深化預(yù)報(bào)模型，形成具體的暴雨預(yù)報(bào)大背景，提升暴雨預(yù)報(bào)的可靠性。

2.4計(jì)算降雨量

考慮到暴雨預(yù)報(bào)的復(fù)雜性，工作人員需要根據(jù)已經(jīng)得到的預(yù)報(bào)模型計(jì)算降雨量，進(jìn)一步提升暴雨預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)性。在降雨量的計(jì)算過程中，工作人員需要根據(jù)系統(tǒng)功能獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，之后分析衛(wèi)星云圖，根據(jù)云圖顯示確定搜索區(qū)域，明確且轉(zhuǎn)換參數(shù)坐標(biāo)。之后，計(jì)算此區(qū)域的最大降水量、平均降水量，保存數(shù)據(jù)，得到具體降雨量。

2.5雷達(dá)修正實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)

雷達(dá)修正是暴雨預(yù)報(bào)的最后環(huán)節(jié)，在氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用中，工作人員要意識(shí)到暴雨預(yù)報(bào)的及時(shí)性，借助系統(tǒng)中的雷達(dá)回波跟蹤監(jiān)測(cè)目標(biāo)區(qū)域的降雨變化情況、暴雨預(yù)警等級(jí)，以此修正暴雨預(yù)報(bào)。工作人員采用雷達(dá)回波觀察降雨預(yù)報(bào)模型，能夠直觀看到降雨量變化、區(qū)域變化，修正預(yù)報(bào)內(nèi)容，更加準(zhǔn)確的發(fā)出暴雨預(yù)警。雷達(dá)回波大小能夠直接影響降雨量監(jiān)測(cè)結(jié)果，能夠直接實(shí)時(shí)反映降雨情況變化，但是不具備對(duì)未來降雨情況的預(yù)測(cè)功能，因此，在這一環(huán)節(jié)，工作人員需要加強(qiáng)對(duì)目標(biāo)區(qū)域經(jīng)緯度參數(shù)的控制，以此強(qiáng)化回波外推效果，實(shí)現(xiàn)暴雨預(yù)報(bào)目標(biāo)。

3.氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)在暴雨預(yù)報(bào)中的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

在氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)的應(yīng)用過程中，各地區(qū)氣象衛(wèi)星地面站工作人員積極引入先進(jìn)技術(shù)，不斷豐富系統(tǒng)功能，這也是佳木斯地區(qū)地面站在暴雨預(yù)報(bào)中應(yīng)用衛(wèi)星遙感技術(shù)的努力方向。2019年，我國(guó)有關(guān)部門發(fā)出“全球氣象衛(wèi)星遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、分析技術(shù)及定量應(yīng)用方法及平臺(tái)研究”研究項(xiàng)目，進(jìn)一步發(fā)掘我國(guó)8顆風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星的氣象監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)作用，通過構(gòu)建高精度快速輻射傳輸模式形成集成反演算法，有效提升了氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)全球云、氣溶膠、大氣土壤溫濕度等不同指標(biāo)的高頻詞、高精度推演計(jì)算，氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)精度提升5%，實(shí)現(xiàn)了對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨、干旱、沙塵暴和雪災(zāi)等氣象災(zāi)害的實(shí)時(shí)定量監(jiān)測(cè)，衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)成功率已經(jīng)超過80%，面積監(jiān)測(cè)精度超過85%。由此可見，在佳木斯地區(qū)地面站的工作中，工作人員要積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，主動(dòng)引入先進(jìn)技術(shù)，不斷提升氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)的應(yīng)用能力，促進(jìn)氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用的持續(xù)性發(fā)展。

4.結(jié)語

綜上所述，氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)是暴雨預(yù)報(bào)預(yù)警的主要技術(shù)，能夠直觀、精準(zhǔn)發(fā)出暴雨預(yù)警，直觀呈現(xiàn)暴雨位置、降雨量，為人們的暴雨災(zāi)害預(yù)防工作提供重要依據(jù)。在今后的氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用的過程中，建議立足暴雨預(yù)報(bào)需求，明確現(xiàn)代社會(huì)人們對(duì)暴雨預(yù)警的時(shí)效性、精準(zhǔn)性、區(qū)域性要求，有方向的提升氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)水平，以多種技術(shù)加強(qiáng)遙感系統(tǒng)功能，加強(qiáng)數(shù)據(jù)整理與分析精準(zhǔn)度，促使暴雨預(yù)報(bào)模型呈現(xiàn)精細(xì)化發(fā)展趨勢(shì)，準(zhǔn)確計(jì)算降雨量，充分發(fā)揮氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：鄭楠（1984.2-），女，黑龍江佳木斯人，本科，助理工程師，研究方向?yàn)闅庀笮l(wèi)星遙感天線。

黑龍江省佳木斯氣象衛(wèi)星地面站? ? ? 黑龍江佳木斯? ?154002