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科普 | 看氣象衛(wèi)星如何“智擒”臺風

發(fā)布日期:2022-06-08??來源:中國氣象局??作者:曹靜??瀏覽次數(shù):1674
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核心提示:每年夏天,總有一些臺風(北美洲叫“颶風”)或獨自或成群結(jié)隊跑到沿海地區(qū)“搗亂”,所到之處風狂雨暴,給人類的生命財產(chǎn)帶來極大的損失。長期以來,人類一直想盡各種辦法監(jiān)測臺風的強弱和走向,以便提前應對,減輕它帶來的傷害。臺風的前世今生臺風是廣闊的“大海”孕育的孩子。海洋上充足的光照、豐富的水汽、溫暖的海水是它出生的條件。當海面溫度升高后,海

每年夏天,總有一些臺風(北美洲叫“颶風”)或獨自或成群結(jié)隊跑到沿海地區(qū)“搗亂”,所到之處風狂雨暴,給人類的生命財產(chǎn)帶來極大的損失。長期以來,人類一直想盡各種辦法監(jiān)測臺風的強弱和走向,以便提前應對,減輕它帶來的傷害。

臺風的前世今生

臺風是廣闊的“大?!痹杏暮⒆?。海洋上充足的光照、豐富的水汽、溫暖的海水是它出生的條件。當海面溫度升高后,海水蒸發(fā)變成水汽上升,四周的較涼空氣迅速填充并繼續(xù)受熱上升,就在中心形成了一個低壓區(qū),水汽到天上遇冷凝結(jié)釋放潛熱造成低壓區(qū)越來越熱,這些能量為臺風生成提供了溫床。伴隨風速變大、氣壓變低,氣團旋轉(zhuǎn)起來,通常我們叫它“熱帶氣旋”。氣旋在高海溫區(qū)域吸收的能量越多,旋轉(zhuǎn)越快,離心力也越大,中間會形成一個像洗衣機甩干衣服時那樣的空洞,這個空洞就是“臺風眼”,臺風眼經(jīng)過的地區(qū)風平浪靜,那里是臺風中的“世外桃源”。

熱帶氣旋形成后往哪走、走多快、帶來多少降水,是長成為大地帶來除旱的雨水、為人們帶來解暑的涼風這類災害相對弱小的氣旋,還是長成所到之處農(nóng)田被淹、交通癱瘓、搶人財物、奪人性命、無惡不作的“惡魔”?對此,背后叫“副高”(副熱帶地區(qū)的暖性高壓天氣系統(tǒng))的“大老板”起著關(guān)鍵作用,它束縛著熱帶氣旋沿著自己的邊緣走:弱小式臺風,途中見到攜著暖濕水汽的夏季風時,往往吃點夏季風帶來的“點心”(暖濕水汽)就繼續(xù)趕路,而惡魔式臺風則在“吃飽喝足”后還不滿足,還會從夏季風手里搶奪更多的暖濕水汽,有時干脆懶洋洋地“躺”在高溫海面上“養(yǎng)膘”。

暖濕氣流借助風勢轉(zhuǎn)著圈往上跑,一遇冷氣就凝結(jié)下雨,而臺風眼卻熱得無法被“感動流淚”(凝不成雨滴),成了無風無雨的地帶。能量越足的臺風,臺風眼越明顯,發(fā)起脾氣來越可怕,因為它們完整的環(huán)形結(jié)構(gòu)像一臺抽水機,將大洋上的水汽源源不斷地抽上來,為一路北上西進的持續(xù)性強降水提供了充足的水源,加大了致災程度。無論是弱小的還是強大的臺風,“成年”后都會不顧大海母親的挽留,直接向陸地飛奔而去。

臺風一般為直徑600~1000千米(最小也超100千米,最大可達2000千米)的“大胖子”,在登陸后由于失去水汽營養(yǎng)供給迅速“脂肪耗盡”,最后死于“營養(yǎng)不良”。個別臺風能量耗盡前會再次轉(zhuǎn)向大海汲取“營養(yǎng)”,第二次登陸,但無論如何它們最終還是逃脫不了魂歸大地的命運,正像萬物有生必有死一樣。只是比較“乖巧”的臺風告別大海母親后會快速直奔陸地,給陸地帶來降水,緩解高溫,給人們帶來的傷害相對較小;而暴躁的臺風卻把自己“活”得飛揚跋扈,依仗著無敵能量和呼風喚雨的威力橫行霸道,最終被臺風委員會從臺風名單里除名。

衛(wèi)星如何“擒”臺風

現(xiàn)在大家都知道了,臺風通常很大,最小直徑也在100千米,而且它會受更巨大的“副高”控制,脾氣“陰晴不定”,路線“模糊不清”。20世紀60年代前,如果要想知道它在哪里出生、長得多大、去往何方,幾乎是不可能的。因為極度缺少海上觀測資料,人們沒有任何辦法知道臺風是什么樣子。

但是,自從有了氣象衛(wèi)星,沒有任何臺風能逃離人們的視線。氣象衛(wèi)星每時每刻都盯著海面的一舉一動,就連臺風的“美丑”(如,風眼是“單眼皮”還是“雙眼皮”)都看得一清二楚,對它的藏身之地更是了如指掌。然而多數(shù)人對衛(wèi)星是如何“擒住”臺風的,知其然卻不知其所以然。

首先,氣象衛(wèi)星會在發(fā)射和運行中來為“捉臺風”進行熱身:在發(fā)射中,它要抗擊足夠的發(fā)射沖擊力和承受強烈的顛簸才能沖入云霄;它入軌,要打開太陽能帆板和攜帶的各種儀器才能工作;它在軌,要努力調(diào)整姿態(tài),還要和地面建立好通信聯(lián)絡,保持星地暢通狀態(tài),來為正常運行打下基礎;氣象衛(wèi)星還要保持全天候自旋或三軸穩(wěn)定姿態(tài)——這是獲取準確遙感信息資料的保證。

緊接著,氣象衛(wèi)星開始上崗。極軌氣象衛(wèi)星觀測范圍達幾千千米,靜止氣象衛(wèi)星可觀測地球表面的三分之一,總是全天候精神抖擻地“值班”:瞪著“火眼金睛”隨時牢牢盯著地球及大氣的一舉一動,氣象衛(wèi)星上的儀器充分發(fā)揮著它們的“十八般武藝”:有的會“拍照”,速度達500張/秒;有的會測海溫,看海面有沒有“發(fā)燒”;有的能做“B超”,監(jiān)視哪里有氣旋產(chǎn)生;有的能做“CT”,可以把臺風內(nèi)部的暖心結(jié)構(gòu)看得一清二楚……無論臺風大小,都逃不出氣象衛(wèi)星的“慧眼”,就連臺風背后的大老板“副高”以及臺風經(jīng)常光顧的夏季風也都在其監(jiān)視之下。

每當氣象衛(wèi)星監(jiān)測到有躁動的氣旋生成,會迅速在地面系統(tǒng)指揮下進入無級變速區(qū)域觀測模式,以最快速度(分鐘級)把偵察到的信息傳回地面,還頻繁地與地面的數(shù)值預報專家系統(tǒng)進行“隔空互動”,確定重點觀測區(qū)域。以前不可一世的臺風,現(xiàn)在連其想“逃跑”的方向和路線、脾氣的大小都在氣象衛(wèi)星監(jiān)測及預報模型下,被人類研究得越來越透徹。聰明的人類可以預測臺風大小、走向,識別臺風的強弱。當“小清新”臺風造訪時,人們就可以相對輕松一些,采取的措施少一些;當“大惡魔”臺風來襲時,人們則可做足預防措施,竭盡所能降低生命和財產(chǎn)的損失。

風云四號B星(圖片來源:國家衛(wèi)星氣象中心)

責任編輯:胡惠雯

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