结合红外和微波数据 科学家可对飓风进行更精准预测

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2017 年,飓风“哈维”(Harvey)在德克萨斯州沿海登陆后并未继续向前推进,因而导致降雨量刷新历史记录,成为美国历史上最具破坏性的风暴之一。宾夕法尼亚州立大学的科学家表示,一项使用现成数据的新技术可以减少预测误差,并可以改善对未来像哈维这样的风暴的轨迹、强度和降雨量的预测。

 

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宾夕法尼亚州立大学气象学和大气科学系助理研究教授 Yunji Zhang 说:“我们的研究表明,存在利用现有但未被充分利用的数据对热带气旋进行更准确预报的途径。这可能会让未来对热带气旋相关的危害进行更好的警告和准备”。

科学家们说,将低地轨道卫星收集的微波数据添加到现有的计算机天气预报模型中,在使用哈维飓风作为案例研究时,显示出对预测风暴轨迹、强度和降雨量的改进。Zhang 说:“在海洋上空,除了偶尔飞入一些飓风的侦察机外,我们没有其他种类的云顶下的观测数据来告诉我们哪里是风眼墙(Eyewall,指飓风中心低压区,它和外层气压差越大,飓风越强),以及这些地区有多少雨或雪颗粒。这对于以后预测风暴的强度或飓风将带来多少降雨量非常重要”。

这项研究建立在该团队先前的工作基础上,该工作利用数据同化改善了飓风预测,这种统计方法旨在描绘当前天气状况的最准确画面,这很重要,因为即使大气层的微小变化也会导致预测在一段时间内出现巨大差异。

在之前的工作中,宾夕法尼亚州立大学高级数据同化和预测技术中心的科学家们整合了来自美国地球同步运行环境卫星(GOES-16)的红外亮度温度数据。亮度温度显示了地球上和大气层中的物体发出了多少辐射,科学家们利用不同频率的红外亮度温度来更好地描绘大气中的水汽和云的形成。但是红外传感器只捕捉到云顶上发生的情况。科学家们说,微波传感器查看整个垂直柱,为风暴形成后云层下发生的事情提供了新的见解。

Zhang 说:“当飓风在发展的后期阶段成熟时,这一点特别重要,因为那时存在明显的、连贯的云层结构,你无法看到它们下面发生了什么。那是飓风最危险的时候,因为它们非常强大,有时已经接近登陆点并威胁到人们。这时,微波数据将提供最有价值的信息”。

研究人员在《地球物理研究快报》杂志上报告说,与单独的红外辐射相比,将同化的红外和微波数据结合起来,减少了对飓风哈维的轨道、快速强化和峰值强度的预测误差。他们说,同化这两组数据使风暴快速增强的预测提前期增加了 24 小时,这是一些风暴迅速增强的关键时期。

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