海洋氣象觀測技術(shù)研發(fā)進(jìn)展
為了增加對海上天氣系統(tǒng),尤其是災(zāi)害性天氣系統(tǒng)生成與演變規(guī)律的科學(xué)認(rèn)識,提高海上和沿海地區(qū)氣象預(yù)報的準(zhǔn)確率以及防災(zāi)減災(zāi)的能力,需要多種觀測平臺和多種觀測技術(shù)提供海上氣象要素信息。這些平臺和技術(shù)包括衛(wèi)星遙感、島嶼地面氣象站與氣象探空站網(wǎng)、油氣平臺和船舶自動氣象站、海上錨定浮標(biāo)、漂流浮標(biāo)、有人駕駛飛機(jī)下投探空、岸基多普勒天氣雷達(dá)等。
衛(wèi)星遙感
由中國、美國、歐洲和日本等發(fā)射的多顆地球靜止和極軌氣象衛(wèi)星,已形成了覆蓋全球的氣象遙感星座。靜止衛(wèi)星主要提供空間分辨率約 1 km和時間間隔約 5~30min的可見光、紅外和水汽通道云圖;極軌衛(wèi)星提供更高空間分辨率的云圖及其他遙感產(chǎn)品,如海表溫度(SST)、氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)等,進(jìn)行大氣溫度和水汽廓線的紅外與微波遙感。海洋衛(wèi)星上的一些傳感器(如散射計、合成孔徑雷達(dá)、高度計和微波輻射計)已成為海上風(fēng)場監(jiān)測的重要技術(shù)手段,獲取的資料在海上強(qiáng)天氣的監(jiān)測與數(shù)值模式中得到了應(yīng)用。過去20年來發(fā)射的各類地球觀測研究衛(wèi)星(如 EOS/A-Train系列衛(wèi)星和全球降水任務(wù)衛(wèi)星 GPM等),提供了大量更高空間分辨率的氣象產(chǎn)品數(shù)據(jù)。
島嶼和油氣平臺站
固定的島嶼和油氣平臺站的氣象觀測項目、儀器設(shè)置和規(guī)范與陸地站的并無差別,主要提供溫度、氣壓、濕度、降水、風(fēng)速和風(fēng)向等資料;有些同時配備海洋水文觀測設(shè)備,測量海溫、海鹽、海浪和海流等參數(shù)。一些近岸的無人島礁上也開始安裝自動氣象站,通過衛(wèi)星通訊實時傳回其觀測資料,對氣象部門提高海上氣象預(yù)報準(zhǔn)確率和海事部門成功開展海上救助等工作起到了促進(jìn)作用。
船舶觀測
船舶觀測主要由志愿觀測商船(VOS)進(jìn)行,每 3小時觀測一次,觀測的氣象要素有:風(fēng)向、風(fēng)速、最大風(fēng)速、氣壓、3小時變壓、溫度、露點溫度、能見度、總云量等。在中國周邊海域航行的 VOS約有 30艘,而在地中海上有上百艘,多條南北和東西向的固定航線形成了很好的時空覆蓋。自動船載高空氣象計劃(automated shipboard aerological programme,ASAP)在志愿船上釋放氣象探空儀,獲取大氣廓線資料,但其數(shù)量很少。
錨定和漂流浮標(biāo)站
為了提高海上尤其是遠(yuǎn)海觀測的時空覆蓋度,各海洋大國都在海上部署錨定浮標(biāo),進(jìn)行氣象和水文觀測。浮標(biāo)站抗惡劣風(fēng)浪能力強(qiáng),能按規(guī)定要求長期連續(xù)地為海洋氣象預(yù)報和海上交通安全保障等提供海洋氣象觀測資料。美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)下設(shè)的國家浮標(biāo)數(shù)據(jù)中心(National Data Buoy Center,NDBC),專門負(fù)責(zé)布設(shè)和管理海上浮標(biāo)以收集實時和長期的海上氣象觀測數(shù)據(jù)。
多種雷達(dá)
許多大島嶼和海岸帶地區(qū)架設(shè)了多普勒天氣雷達(dá)(以 S波段為主),一些科考船和大型船舶上也安裝了 C或 X波段的天氣雷達(dá),用于監(jiān)測海上的臺風(fēng)、雷暴、定量降水估計和風(fēng)場反演。島基和岸基風(fēng)廓線雷達(dá)能夠提供雷達(dá)上方風(fēng)速和風(fēng)向的垂直分布,為天氣分析和預(yù)報提供動力學(xué)信息。全球岸基和船基高頻(HF)地波雷達(dá)站網(wǎng),不僅實時測量提供海流信息,還能同時提供海面風(fēng)場和海浪的資料。
飛機(jī)平臺
飛機(jī)是理想的機(jī)動大氣觀測平臺。機(jī)載原位觀測氣象傳感器提供飛行路線上的多種要素資料,穿云時還能提供云和降水內(nèi)部的微物理參數(shù)資料。飛機(jī)上安裝下投氣象探空裝置,能夠?qū)嵤娘w行高度至海面的氣象要素廓線探測。
為了快速、有序和節(jié)約地建設(shè)好中國的海洋氣象綜合觀測系統(tǒng),除了加強(qiáng)多部門多機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)合作,積極參與國際合作與資料共享外,還需要采用系統(tǒng)工程的思想開展建設(shè),加強(qiáng)頂層設(shè)計,識別出海洋氣象、氣候和環(huán)境業(yè)務(wù)與研究所需的觀測參量及其要求;需要增加支持力度,鼓勵產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合,研發(fā)與驗證新型海洋氣象觀測技術(shù),包括基于無人船的自主航行部署的氣象水文觀測系統(tǒng)以及快速機(jī)動的氣象探測無人機(jī)系統(tǒng);構(gòu)建覆蓋全球海洋的多觀測平臺與多觀測網(wǎng)絡(luò)相互補(bǔ)充協(xié)作的新型高智能化的氣象環(huán)境觀測體系,為“數(shù)字海洋、智慧海洋”建設(shè)提供更加豐富的信息。