为了进一步提升国产风云卫星观测在天气与气象灾害监测预警中的应用，上海台风所数值室牛泽毅实习研究员利用多颗极轨卫星组网实时反演了东北冷涡的三维温度场结构。研究表明卫星反演的各层温度场与ERA5的温度场精度基本一致(对比探空资料)，但是卫星能揭示冷涡空气柱中近地面层的暖平流，而这种上冷下暖的不稳定层结是造成强对流天气的主要原因之一。该成果近期发表在《JGR-Atmospheres》。

   本研究基于国产卫星FY-3D、美国卫星NOAA-15和Suomi-NPP以及欧洲卫星MetOp-B微波温度计建立了组网观测系统，可以高频次反演出大气三维温度场、高度场以及不稳定指数，从而实时监测东北冷涡的生成与发展。结果表明，FY-3D微波温度计(MWTS-2)实时反演的东北冷涡上层(200 hPa)的暖心结构和强度与ERA5资料基本一致，GFS的分析场与6小时预报场结构与强度都有一定的偏差(如图1)。考虑到卫星的反演时效性仅次于数值模式的预报，所以卫星组网反演产品在实时监测和预报东北冷涡中可以发挥出重要的参考作用。

图1:(a) FY-3D MWTS-2反演、(b) ERA5、(c) GFS 6小时预报场和(d) GFS分析场在东北冷涡发展中200 hPa暖心结构示意图。

除了较高的时效性外，卫星反演的温度场相对于ERA5也可以反演出东北冷涡区域低空南侵的暖空气，又因为对流层中上层都是冷空气柱，所以十分容易形成不稳定层结，冷暖平流明显，配合合适的水汽分布和上升运动，容易产生冰雹、强降水甚至龙卷等极端天气。

图2:(a) FY-3D MWTS-2反演(b) ERA5在东北冷涡区域的垂直剖面图;(c)卫星反演的东北冷涡温度场的三维结构示意图。

由于东北冷涡移动的“不定性”和降水的“突发性”，导致预报员对东北冷涡对流性降水的强度、落区、时间都很难把握。本研究旨在利用卫星反演产品实时监测东北冷涡的发生和发展，未来可以实时反演风场，将反演的温度和风场通过涡旋初始化技术同化到数值预报模式中，从而改善东北冷涡的预报。本研究指导老师为南京信息工程大学邹晓蕾教授以及中国气象局大气环境研究所副所长李得勤研究员，第一致谢项目为重点专项“我国北方局地突发性强降水机理及预报方法研究”。

(牛泽毅)

扫码阅读原文

https://www.researchgate.net/profile/Niu-Zeyi