编者按：今年5月27日，中国气象局印发《强对流、台风等协同观测试点工作方案（2024—2025年）》（以下简称《方案》），提出将面向强对流、台风等灾害性天气监测预警服务需求，靶向精准施策，构建多源观测设备协同新示范，提升精密监测基础支撑能力。

入汛以来，相关试点工作已投入业务一线。在今年第3号台风“格美”、第4号台风“派比安”影响我国期间，气象部门充分发挥风云卫星、天气雷达、北斗探空、大型无人机、浮标等在气象防灾减灾中的“瞭望哨”作用，开展海洋台风协同观测试验。

各类观测手段分别有哪些优势？它们对提升灾害性天气监测预警服务又有哪些作用？本文带你一探究竟。

风云气象卫星：多项“绝技”精准把脉台风动向

专家：国家卫星气象中心首席 蒋建莹

在今年第3号台风“格美”进入警戒区前，7月24日，国家卫星气象中心（国家空间天气监测预警中心）（以下简称“卫星中心”）第一时间启动风云四号B星快速成像仪和探测仪加密观测，密切监视台风变化。

风云气象卫星为何能“看”到台风，且精准“把脉”台风动向？

气象卫星搭载的扫描辐射计、高分辨率成像仪、微波湿度计等仪器能及时接收台风中云、雨反射或发射出的电磁波，台风内云层和雨滴会因温度差异辐射不同波段的电磁波。“发射或反射的电磁波被气象卫星接收后，根据接收电磁波的不同特征，再经过遥感技术处理，就能推演出台风的轮廓和形态，对台风的位置、大小、强度、移动方向等进行精密监测。”蒋建莹说。

目前，风云气象卫星已形成极轨、静止两个系列化、业务化的综合观测系统。静止气象卫星（如风云四号系列卫星等）相对地球静止不动，能够针对台风、强对流等灾害性和高影响天气区域持续进行高频次观测，提供及时、准确的观测数据，在台风“格美”发展过程中，风云四号B星提供了对流追踪、水汽动画等产品，对于台风的移动方向和强度变化进行连续追踪，为数值预报同化和预报员天气分析提供了数据支撑。

此外，通过风云三号黎明、上午、下午与倾斜轨道多星联合组网观测，能清晰透视台风的内部三维立体结构，捕捉到台风的全貌及其演变过程。针对“格美”，卫星中心还综合利用风云三号G星降水雷达三维反射率及降水率等产品，监测其发展变化，有力支撑了预报员对天气的研判。（林禹彤）

多波段天气雷达组网：让“望远镜”与“显微镜”优势互补

专家：中国气象局气象探测中心工程师 李璐

在“捕捉”今年第3号台风“格美”期间，福建、江西等地利用新一代天气雷达和X波段天气雷达开展组网观测，表现优异。

“多波段雷达组网观测，如同‘天气侦察团’，集合了新一代天气雷达的宽广视野和X波段天气雷达的细致入微，构建出一张覆盖广阔、层次分明的监测网络。”李璐介绍，不仅能够利用新一代天气雷达持续监测台风在初生、发展、登陆过程中的路径、强度、移动速度等整体结构变化，还能通过高分辨率的X波段雷达开展低层补盲和数据融合，获取台风裹挟的对流单体的精细化结构。

根据波段不同，天气雷达分为S波段、C波段和X波段天气雷达。S、C波段天气雷达覆盖范围广，适合监测大范围区域性天气过程，捕捉台风的整体移动趋势和强度变化；X波段天气雷达分辨率高，擅长探测低空和近距离的天气过程，能实现局地对流精细化探测和重点目标跟踪扫描，有效监测台风眼、螺旋雨带等细微特征。因此，通过不同类型天气雷达的相互配合、互补，可全面监测台风动态发展。

台风螺旋雨带中常常伴随雷暴大风等强对流天气，为进一步提升多波段雷达协同观测的效益，近年来中国气象局气象探测中心牵头研究多波段天气雷达观测技术。根据新一代天气雷达组网识别到的强对流单体位置、强度及移动速度等特征参数，自适应生成每部雷达的观测策略，智能调度X波段雷达精细化跟踪扫描。多波段雷达通过执行与天气过程相适应的目标高适配的扫描模式，可以更快速、更完整获取台风监测数据，并通过相互合作对台风风圈中分布的高致灾对流单体开展智能连续的垂直扫描（RHI）跟踪监测，以更高地时空分辨率频次“看清”高精细度的台风强对流等天气过程的垂直结构。多波段雷达协同观测的应用可以在现有雷达网的基础上，实现最优化的观测资源，“多层级雷达协同联动，可实现针对台风的实时监测快速响应。”李璐说。（罗澜）

北斗往返平漂观测：飞升3万米给大气“做CT”

专家：中国气象局气象探测中心基地室主任 赵培涛

针对今年第3号台风“格美”，7月25日—26日，福建福州、浙江洪家探空站施放探空气球，利用北斗探空系统开展针对台风本体及外围云系、风场的观测，获得台风影响区域内多阶段探空观测数据，及时掌握了台风登陆后的发展变化特性。

“北斗探空观测系统具备往返、平漂探测功能，这一技术可根据台风精准预报服务需求，采取发射探空仪降落指令方式，让探空仪在特定目标观测区域内自动降落，为台风精准预报提供丰富的、有针对性的观测数据，并实时传输到国家气象信息中心，及时应用到数值模式、智能预警预报模型等系统。”赵培涛说。

观测是预报和服务的基础。探空观测可为数值模式、气象预测预报和服务提供连续可靠的温度场、湿度场、气压场等直接观测资料，具有准确性高、分辨率高的优势。然而，现有每天两次获取的探空资料其时空分辨率已难以满足预报和服务要求。当遇到极端天气时，需加密观测，尽可能捕捉更多历时短、骤发性强的强对流灾害性天气数据。

北斗往返平漂观测应运而生。

相较于L波段探空系统的1次放球获取1次大气廓线观测数据，北斗探空系统采用自主北斗导航定位技术，创新性提出内外两个探空气球嵌套的模式，开展“上升一平漂-下降”三段式探空观测，实现1次放球获取2次大气廓线观测数据和4小时以上的平流层观测数据，并采用基于地-空物联网的“云+端”数据传输模式，实现探空观测预报互动。

据了解，2022年8月起，中国气象局组织开展广东北斗探空系统组网观测示范业务化试运行。在试运行期间，数值预报中心同化北斗探空观测数据后，2022年第9号台风“马鞍”路径预报中心最低气压误差减小1%，最大风速误差减小5.2%。

2024年1月1日，广东省气象探空业务正式实现北斗探空业务切换。截至目前，气象部门已多次应用北斗平漂探空技术有效监测灾害性天气系统演变、对流条件以及台风结构。（刘倩）

大型无人机：穿越台风“刻画”细节

专家：中国气象局气象探测中心工程师 孙夏

7月21日，在今年第4号台风“派比安”影响期间，我国“海燕”Ⅰ型无人机在既定的时间、地点精准投放8枚探空仪，记录下不同高度的温度、湿度、风向、风速、气压等数据，更立体地观测到“派比安”的三维结构。

在针对台风展开监测时，如台风中心距离我国较远、缺少直接原位观测手段时，主要借助气象卫星提供台风云图成像及动力结构遥感观测；当台风接近时，主要通过天气雷达、探空及地面（海岛）自动站观测获取台风的相关数据。高空大型无人机则可直抵气旋内部获取更“直接”的观测资料，与气象卫星、天气雷达等共同构成台风综合立体监测网，从而提高台风路径、强度和风雨预报的精准度。

“‘海燕’Ⅰ型无人机具有机动性强、速度快、环境适应性强等特点，可在台风登陆的关键期直抵台风观测敏感区、风暴外围云系甚至风暴中心，在不同高度层开展现场‘贴身’观测，探测周围的大气基本要素、风力结构等，为台风路径预报等提供研判支撑。”孙夏介绍。

同时，“海燕”Ⅰ型无人机可携带机载下投探空系统、机载毫米波测云雷达以及机载温湿廓线仪等设备，探测获取到万米高空至地面的风向、风速、温度、湿度、气压等要素的高分辨率垂直廓线，云粒子反射率因子、径向速度及速度谱宽等云物理参量，精准“刻画”台风精细化结构特征，把握台风发展演变。

在观测过程中，无人机观测数据通过卫通链路传输至地面指挥站并同步至机动观测作业指挥平台，实现资料实时回传及质控，确保第一时间开展机动观测数据的业务应用。通过前期在最优敏感区域进行探空作业，获取台风观测敏感区大气垂直探测资料，再把这些资料应用于数值预报模式，从而更好地应用于预报服务。“这种‘预报—观测—预报’的预报观测递进式互动模式，充分提升模式对台风降水强度和路径预报的精准度。”孙夏说。（罗澜）

海上观测设备：近海台风“侦察员”

专家：中国气象局气象探测中心正高级工程师 李肖霞

7月初，福建省气象部门于台风“格美”来临之前，在台湾以东洋面布设了8套漂流型海-气界面浮标。海-气界面浮标是海洋表层观测设备中的一种，能够实时获取台风中心附近的风向风速、气压、气温、湿度、海表温度以及水下100米范围内多层温度、压力和盐度等信息，为预报台风“格美”强度和路径提供了重要观测依据。

在台风的追踪探测中，气象部门如何提前获取海洋气象信息呢？答案就在这些海上观测设备中。

常用的海洋气象观测浮标根据其锚链情况一般分为两种，分别为锚碇型和漂流型。在台风靠近我国前，部署在我国沿海的海洋气象锚碇浮标起到了重要的前方“哨兵”作用。海洋气象锚碇浮标通过锚链锚在海上，加载着各种海洋气象观测设备，能够稳定、全天候连续监测所在海域的海洋气象要素。李肖霞介绍，这些要素包括风速、风向、气温、气压、相对湿度、海水温度、盐度、波高、波向、洋流等，都是台风发展过程中的关键数据，对台风分析和预报有重要作用。一方面，实时监测风速、风向等气象要素的变化，能有效提升过境台风定强定位的预报准确率；另一方面，监测海温等海洋水文要素的变化，能为判断台风的强度、路径、风雨影响范围以及可能造成的灾害影响提供重要参考。

李肖霞表示，随着我国海洋气象观测装备研制技术整体进步，漂流观测仪等更多设备将投入业务应用。漂流观测仪可搭载多种气象水文传感器，能在海上关键点位对风、气压、气温以及相关的海洋表层温度、盐度等要素进行连续、稳定、可靠的移动测量，是海-气界面观测的重要技术手段。（闫辰宇）

（文科、闫冬雪、李冬梅对本版策划有贡献）

（责任编辑：曹锐怡）