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海南周刊 给台风“拍CT”让风云可测 揭秘海南台风监测与预报“黑

时间:2021-06-08 08:06 来源:未知   点击:

  身处热带沿海,海南岛常常会在夏秋两季迎来一位“客人”的“登门造访”,那就是台风。几千年来,台风所到之处,,虽能灌溉树木庄稼,也隐藏着一定危险,人们一度只能听之任之。随着科学技术的发展和经验的累积,人们越来越能摸清这位“不速之客”的规律,也越来越知道如何“招待”它。

  2020年7月,省气象探测中心的工作人员维护七洲列岛海岛站。图片由省气象台提供

  “台风的初始状态是热带云团。”在气象部门工作了25年,海南省气象台首席预报员郝丽清对这位“老朋友”十分熟悉:“热带云团发展到一定程度后,会导致地面气压降低,形成热带低压,热带低压旋转达到一定风速之后就形成了台风”。

  然而,台风生成于无垠的海洋。在过去,气象部门的监测手段仅限于陆地,即地面气象观测站,在海上酝酿的“婴儿期”台风,之于人类,可谓遥不可及。现在,气象部门通过建设海洋气象浮标,将观测视野从陆地延展到海上;再加之雷达、卫星等遥感探测手段,建立起了“海陆空”三维观测体系,从而更加直观地监测到各种气象数据,把握台风的发展与变化。

  据省气象探测中心副主任陈卿才介绍,目前,海南共有5个海洋气象浮标站和4个新一代天气雷达。而全岛的地面气象观测站也增加到了550多个,基本覆盖了全省每个乡镇。每一天,温度、湿度、气压等多项气象数据都会通过GPRS或北斗卫星通信24小时实时不间断传输到气象部门,而这些数据都与观察、监测台风息息相关。

  “同为空军,卫星和雷达都是通过遥感技术来实现监测。”陈卿才介绍,但卫星是从高空监测,呈现的是宏观数据;相比之下,雷达是近距离地基遥感探测,可以监测到更多的细节,“在台风定位定强上,二者形成互补”。

  在海口气象综合探测基地,每天早7时15分和晚7时15分,都会有一个气球缓缓升入空中。远远望去,除了尺寸更大,这个气球与普通的氢气球并无二致,但其实它的下端藏着大秘密里面装着一枚探空仪。“这种气球叫作探空气球,它在升空的过程中不断搜集并向地面传输气象数据,至少到达2.8万米的高空后,气球才会爆炸。”陈卿才介绍,在探空气球升空的过程中,它会不断搜集并向地面传输气象数据,这也是探测中心掌握台风情况的重要手段。

  在地面,海南的气象观测设备也在大跨步地发展,自动化程度越来越高。地面气象观测站都从有人值守变成了无人值守。“原先,一个有人地面气象观测站大概需要5个人进行数据监测,”陈卿才回忆,那时,还需要靠人工读温度表、湿度表等各种表,手写记录数据,再通过电话等形式传输,“现在气象观测站的数据采集器会自动采集台风天等各种天气下的数据,再通过GPRS或北斗卫星通信传输过来,只需要对气象观测站进行日常保养和维修即可”。

  8月2日,一架高空气象探测无人机从海南博鳌机场腾空而起。这架大型气象探测无人机成功投下30枚探空仪,与毫米波雷达一起,对台风“森拉克”外围云系进行了“CT式立体扫描”。一组组台风外围云系的温度、湿度、气压、风向、风速等数据被实时传回,这意味着我国首次高空大型无人机海洋、台风综合观测试验取得圆满成功。

  2020年8月,省气象探测中心的匡昌武为我国高空气象无人机首飞提供保障。图片由省气象台提供

  “这又是气象观测史上的一个新突破。”陈卿才兴奋不已:“搭载探空仪的无人机能够穿过台风,飞到台风云层上,与其他设备相比,无人机更能准确监测到台风内部的气象数据”。

  探测数据只是第一步。从探测设备到气象部门,数据在其间的传输也至关重要。这中间,就少不了省气象信息中心的保障。

  “我们全年不间断地监控各类气象观测数据的传输状态,保障观测数据的及时性和可用性,为气象预报和服务提供可靠的数据支撑。”省气象信息中心技术人员王立俊说,信息中心还会对疑误数据进行审核,也就是说,所有原始观测数据会由质控系统自动初筛一遍,如果其中有突变值,就会交由人工再次核查。技术人员根据数据阈值进行判断,难以判断的则要由数据来源的市县监测站进行确认,“有时候,数据异常是因为观测仪器损坏、异常,这就需要市县监测站的工作人员到现场核查”。

  郝丽清说,数值模式是目前全球气象部门广泛应用的一个数据系统。“数值模式就是计算机依据大气运动方程组,使用数学、物理学方法,客观定量计算未来天气演变的科技手段。在数值模式的基础上,预报员们再根据自己的经验做出判断,加以订正,形成台风预报预警信息。”据介绍,数值模式并不是单一的,目前欧洲、美国、日本、德国、中国等多个国家、地区都拥有自己的数值模式。

  而每一种设备提供的数据可能并不一致,每一套数值模式计算出的结果也不尽相同,甚至差异极大。这时,预报员辨别、筛选的能力就格外重要。他们需要在不同的海量信息中,快速提取出最接近真相的那一部分,这背后,依靠的是预报员的经验,和不同数值模式以往的表现。

  “我们会根据强度、路径等方面,对台风进行分类。针对不同分类下的台风,不同数值模式会有不一样的表现,其准确率也不同。”郝丽清说,在这种情况下,预报员既要考虑数值模式质量的可靠性,还要考虑这种模式是否经常性获得,能够给予足够的数据支撑。

  台风本身规律难循,这让预报员作出正确判断的难度再度升级。“在眼下这个季节的热带辐合带,常年活跃的热带云团在合适的位置生成台风,其实是很偶然的。”郝丽清说,例如,台风从胚胎到发展为成熟台风所需时间不等,快则一天,慢则十天八天;而就路径而言,受副热带高压影响,西太平洋台风基本都会往西北“走”,但实际上,台风在推进过程中,有时候会暂停一会儿,有时候又会往别处拐一点。

  气象预报就是在不规律中找规律。在25年的工作中,郝丽清养成了做工作总结的习惯。“专家的优势就在于有背景支持和经验判断,能够在发散的数值结果中,找到一个方向”。

  2020年6月,省气象探测中心的蒲大波在西沙东岛维修自动站。图片由省气象台提供

  尽管捉摸不定是台风的常态,但其中总有一些令人印象格外深刻。比如被业内称为“异常路径台风”的那一部分。

  1996年9月,郝丽清还是单位里的新人,就见识了一个令她至今难忘的台风。

  那年,编号为9618的风暴在南海中部生成并向东移动,然后沿着海南东部沿海北上。风小了、雨小了,大家都以为它要登陆广东,放松了戒备,然而它却突然转向西南,正面袭击了海南北部和西部地区,打得海南人民措手不及。随后,它围绕着海南岛旋转了整整一圈,不少市县都出现了不同程度的内涝。

  “为了及时、准确预报,面对9618这样路径诡谲的台风,台里必须24小时全员值班。而那时候气象台的人员配备还没有现在这么充足,轮班排得紧,每轮休息不了几小时就又得起来干活了。”郝丽清回忆,那时的监测设备也远不如现在,比如雷达功率大,无法24小时开着,只能由人工每小时打开一次,“所以说,那时候长时间、高强度的台风对预报员的体力也是一个不小的挑战”。

  现在,作为台里四位首席预报员之一,郝丽清接过了前辈的接力棒,承担起了预报把关的压力。

  “台风预报十分重要。”郝丽清坦言,比方说,如果预报一个台风为10级,政府部门和人民群众都按10级的级别进行防范,结果台风的强度突然加强,气象部门却没能及时调整预报,就可能给社会经济、人民群众造成很大的损失,所以预报员必须快速反应。

  在海南各层级的气象机构,一代代气象人仍在接续发力,与台风“PK”,努力为社会、民生筑造一堵坚实的预报“防风墙”。

  在温热的海洋上,一个行进中的快速旋转的台风,它的内部一直是一个神秘的地方。风多大?雨多大?风眼多大?眼壁多高?这些只有接近台风才能获取的珍贵数据,能帮助预报员作出更为准确的关键判断。

  因此在过去的几十年中,人们不断做着同一个努力运用各种设备、手段走进台风。

  A:高空大型无人机通常会飞到台风的顶上向下对台风进行探测(包括在台风中心附近下投探空仪等)。

  在某些情况下,无人机还能到达风暴中心。2005年10月1日,我国台湾科学家利用MK-III无人机成功穿越“龙王”台风眼,获取了飞行高度(3公里)处台风眼壁最大风速等观测资料。

  Q:历史上,有人飞机曾数次发生遇险事件,但美国在每年飓风季都沿袭着派出“飓风猎人”的传统。这一观测方式有哪些不可替代的作用?

  A:一般来说,有人飞机在续航时间、抗压能力等方面都占据明显优势。特别是在对一些强度较强热带气旋的观测中,无人机往往只能在外围观测,而有人飞机则具备进入台风眼观测的能力。

  A:可以还原台风瞬间原貌。火箭几分钟内下投多枚探空仪,几乎就是给台风来一个“瞬间照相”。不过,由于火箭整体造价昂贵且难以重复利用,所以在业务化方面存在一定困难。(摘自《中国气象报》)

  台风来临,其他人都躲避不及,他们却迎风而上。台风最为肆虐的地方,恰是他们风雨兼程的目的地。他们是揣着摄影机和话筒拍摄台风登陆的影像记录工作者。

  “只有去台风登陆的地方才能拍到第一手资料,才能直观地反映台风的强度。”“追风”近20年的黄志强是省气象服务中心影视科科长,拍过的台风不计其数,他清楚地知道,这些最前沿的影像资料,对于气象部门研究台风、预报台风起着不可忽视的作用。

  接到台风预报后,黄志强总是带着团队提前半天出发。因为到达登陆点后,团队还要踩点,尽量选择富有海南特色的拍摄点,比如大海边或椰子树旁。

  但台风并不总按套路“出牌”,其中一些甚至诡谲多变。“我们必须及时到场,才能追到正面登陆的台风。”黄志强说,好在大多数情况下,预报总能算出台风最终的登陆点,扑空的时候并不多。

  每次“追风”时,影视中心需要出动3到4个人,司机、记者和摄像的角色是必须的。台风等级高的时候,还需要额外安排几个人帮忙固定住记者,“否则记者可能会被风吹跑。”黄志强笑道。

  黄志强记得,2010年,他在三亚拍摄台风“康森”时,12级的台风正面登陆,军人出身的他被吹得摇摇欲坠,最后不得不抱着摄像机匍匐在地,从拍摄现场一点一点爬到附近的避风处。

  与台风的正面“对决”总是惊险无比。2005年,15级台风“达维”正面登陆万宁,赶去拍摄的影像团队搭乘的越野车都被吹得晃动了起来。拍摄时,玻璃、广告牌各种物件被台风抛到了空中,就在他们头顶随风旋转。“就像电影大片一样。”虽然有些发怵,“逮”到这样的大场面,黄志强和同事们依然兴奋异常。

  2014年,超强台风“威马逊”登陆海南,黄志强回忆起当时拍摄的情形,仍心有余悸:“在我们身边,不知什么东西被风打掉了,在地面擦出了火球,火球尺寸跟草帽差不多大,太吓人了。”

  和人一样,台风正面登陆时,影视设备也难免遭殃。为了能够上“战场”,“追风者”们必须要提前用塑料薄膜把设备包裹严实。但塑料薄膜裹得太紧,内外温差会导致里头起雾,无法拍摄;裹得松垮,则难敌大雨。黄志强和同事们只能在塑料薄膜之外,再给设备罩上一件雨衣。就算如此,摄像设备依然难逃台风的“魔爪”,有时拍摄几个小时就报废了。因此,“追风”时,黄志强总会带上几个备用相机。

  每次“追风”之旅结束,人和机器都像刚刚泡了澡一般,狼狈不堪。“这些都不要紧,能够拍到这些珍贵的画面,我们就不枉此行。”黄志强说,作为“追风者”,他们还将继续朝着台风,逆行。

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