一套基于FY-3B/MWRI觀測(cè)的熱帶氣旋微波亮溫?cái)?shù)據(jù)集

錢博，曾智華，徐菊艷，管靚，輔天華

(1.無錫學(xué)院，江蘇 無錫 214105；2.南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210044；3.中國氣象局上海臺(tái)風(fēng)研究所，上海 200030；4.上海海洋中心氣象臺(tái)，上海 200030；5.上海中心氣象臺(tái)，上海 200030)

引言

熱帶氣旋(tropical cyclone，TC)是破壞力極強(qiáng)的自然災(zāi)害，中國所處的西北太平洋海域熱帶氣旋最為活躍，每年有多個(gè)熱帶氣旋登陸我國人口稠密、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東南沿海，造成的經(jīng)濟(jì)損失隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人口規(guī)模的增長呈日趨加重的態(tài)勢(shì)[1]。熱帶氣旋帶來的大風(fēng)、暴雨和風(fēng)暴潮破壞力巨大，成為影響我國重要的災(zāi)害性天氣系統(tǒng)[2]。自20世紀(jì)60年代氣象衛(wèi)星出現(xiàn)以后，氣象衛(wèi)星已經(jīng)成為世界各國對(duì)熱帶氣旋監(jiān)測(cè)的主要手段，尤其對(duì)遠(yuǎn)海TC的監(jiān)測(cè)發(fā)揮了巨大的作用。氣象衛(wèi)星具有探測(cè)范圍廣、時(shí)效快等特點(diǎn)，能夠監(jiān)測(cè)到熱帶氣旋的生成、發(fā)展和消亡的全過程，為熱帶氣旋監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。開展熱帶氣旋活動(dòng)(生成、發(fā)展、強(qiáng)度及路徑預(yù)報(bào)等方面)的研究，對(duì)提高熱帶氣旋活動(dòng)的預(yù)報(bào)能力和做好防災(zāi)減災(zāi)都具有非常重要的意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值[3]。

TC是形成于熱帶或副熱帶洋面上強(qiáng)烈的氣旋式暖心渦旋，以其眼區(qū)為中心呈近似軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)[4]。熱帶和副熱帶區(qū)域云量的多寡和降水的強(qiáng)弱很大程度上受TC的影響，如何提高TC的強(qiáng)度預(yù)測(cè)一直是熱帶氣旋研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。近年來，TC路徑的機(jī)理研究和預(yù)報(bào)技術(shù)取得了一定的進(jìn)展，其客觀預(yù)報(bào)水平有了明顯的提高，但有關(guān)TC強(qiáng)度的研究和預(yù)報(bào)技術(shù)發(fā)展明顯滯后[5]。在廣闊的熱帶洋面上常規(guī)氣象探測(cè)資料的匱乏，使得氣象衛(wèi)星成為監(jiān)測(cè)TC的主要工具，氣象衛(wèi)星資料在TC研究中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。2002年在澳大利亞召開的第五屆國際熱帶氣旋科學(xué)大會(huì)(The 5th International Workshop on Tropical Cyclone，IWTC-V)中，開辟了應(yīng)用現(xiàn)代衛(wèi)星探測(cè)資料研究TC的專門話題[5]。氣象衛(wèi)星對(duì)TC的探測(cè)往往都是從衛(wèi)星對(duì)TC的捕獲開始的，TC發(fā)生區(qū)域的亮溫、云和降水特征等要素是其強(qiáng)度變化的重要指示因子。

HOSHINO and NAKAZAWA[6]通過使用熱帶測(cè)雨任務(wù)(Tropical Rainfall Measuring Mission，TRMM)衛(wèi)星微波成像儀(TRMM Microwave Imager，TMI)多通道微波亮溫?cái)?shù)據(jù)和微波散射計(jì)數(shù)據(jù)，分析了微波亮溫和TC最大風(fēng)速的關(guān)系。結(jié)果顯示，微波低頻通道10 GHz和19 GHz亮溫與TC最大風(fēng)速具有更大的相關(guān)性。在此基礎(chǔ)上建立微波亮溫與TC最大風(fēng)速之間的統(tǒng)計(jì)模型并用來估算TC強(qiáng)度，基于此模型估算的2004年西北太平洋海盆TC強(qiáng)度的均方根誤差為6 m·s-1。CHEN et al.[7]基于1996—2002年的TC樣本利用逐步回歸的方法建立了西北太平洋TC強(qiáng)度預(yù)測(cè)方案。研究表明，TC的潛在強(qiáng)度和TC與陸地的接近程度在幾乎所有的預(yù)測(cè)方程中都是非常重要的。但該方案僅適用于表面最大持續(xù)風(fēng)速大于17.2 m·s-1的情形。對(duì)于快速削弱的TC和靠近海岸區(qū)域的TC，該強(qiáng)度預(yù)測(cè)方案還需進(jìn)一步的改進(jìn)。張淼等[8-9]研究顯示，利用中國風(fēng)云三號(hào)衛(wèi)星微波成像儀數(shù)據(jù)和微波溫度計(jì)數(shù)據(jù)估算TC強(qiáng)度時(shí)考慮熱帶氣旋的云系結(jié)構(gòu)特征將有助于進(jìn)一步提高估計(jì)精度，并且大樣本的熱帶氣旋數(shù)據(jù)會(huì)更有利于強(qiáng)度估算精度的提高。HU et al.[10]利用先進(jìn)技術(shù)微波探測(cè)儀(Advanced Technology Microwave Sounder，ATMS)觀測(cè)資料和微波反演測(cè)試平臺(tái)(Microwave Retrieval Testbed，MRT)研究了特定背景下大氣溫濕廓線對(duì)TC結(jié)構(gòu)反演的影響。結(jié)果表明，ATMS觀測(cè)能很好地反映出TC內(nèi)核區(qū)的溫度和濕度結(jié)構(gòu)，由微波探測(cè)儀獲得的溫度和濕度廓線資料在用于TC強(qiáng)度估計(jì)方面具有很高的可靠性。

近年來，西北太平洋TC的移動(dòng)路徑出現(xiàn)極向遷移的趨勢(shì)[11]，TC登陸時(shí)引發(fā)的洪水和降雨已經(jīng)成為對(duì)人類生命的主要威脅之一[12]，并呈現(xiàn)出降水總量大、超警河流多、暴雨洪澇及次生災(zāi)害影響重等典型的氣象災(zāi)害特征[13]。曾智華等[14]利用 WRF(Weather Research and Forecasting)模式，在理想島嶼地形條件下設(shè)計(jì)了云的微物理冰相過程中水凝物有霰和無霰的兩個(gè)對(duì)比試驗(yàn)，考察了TC登陸時(shí)復(fù)雜冰相和簡單冰相對(duì)TC移動(dòng)路徑、強(qiáng)度和降水增幅的影響。降雨氣候?qū)W和持續(xù)性模型(R-CLIPER)是美國國家颶風(fēng)中心(National Hurricane Center，NHC)用于TC降雨預(yù)報(bào)的主要工具之一，TC降雨預(yù)報(bào)技術(shù)的改進(jìn)在很大程度上依賴于基于衛(wèi)星觀測(cè)對(duì)降雨估計(jì)的精度[15]。由TC引發(fā)的降雨分布特征[16-17]，TC內(nèi)核區(qū)的對(duì)流特性和外圍雨帶的降雨特性[18]，深對(duì)流分布[19]和快速增強(qiáng)[20-21]等都需要TC數(shù)據(jù)集的支撐，基于衛(wèi)星觀測(cè)的TC數(shù)據(jù)集是TC強(qiáng)度和路徑研究的基礎(chǔ)支撐數(shù)據(jù)。

NESBITT et al.[22]使用TRMM衛(wèi)星的近地面降水雷達(dá)(precipitation radar，PR)反射率資料和TMI 85.5 GHz極化校正亮溫(polarization corrected temperature，PCT)資料建立了TRMM降水特征數(shù)據(jù)集，基于該數(shù)據(jù)集開發(fā)了中尺度對(duì)流系統(tǒng)和PCT小于250 K時(shí)的降水識(shí)別算法。該算法對(duì)近地表PR反射率大于或等于20 dBZ或由TMI 85 GHz極化校正亮溫定義的小于或等于250 K的冰散射特征的空間相鄰像素進(jìn)行分組，并用來估計(jì)熱帶降水系統(tǒng)的對(duì)流強(qiáng)度和降水分布。LIU et al.[23]對(duì)該數(shù)據(jù)集進(jìn)行了改進(jìn)，使用了云和降水特征的多種定義，以增加其對(duì)更廣泛研究領(lǐng)域的適用性。JIANG et al.[24]利用TRMM PR、TMI、可見光和紅外掃描儀(Visible and Infrared Scanner，VIRS)、閃電成像系統(tǒng)(Lightning Imaging System，LIS)和TRMM測(cè)雨產(chǎn)品3B42，建立了熱帶氣旋降水、云和對(duì)流特征數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)集包括對(duì)流和降雨特性，為改進(jìn)TC增強(qiáng)和降雨預(yù)報(bào)的研究提供了潛在的幫助。然而，對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度估算的不確定性仍然存在，迫切需要用更大、信息更豐富的TC數(shù)據(jù)集進(jìn)行定量分析。

風(fēng)云三號(hào)是我國第二代極軌氣象衛(wèi)星，其上搭載有多種先進(jìn)的微波探測(cè)儀器，功能和探測(cè)精度有了顯著的提高。本文利用風(fēng)云三號(hào)B星(FY-3B)微波成像儀(Microwave Radiation Imager，MWRI)一級(jí)亮溫?cái)?shù)據(jù)和每6 h一次的TC最佳路徑數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空匹配，建立熱帶氣旋微波亮溫?cái)?shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)集的建立豐富了風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星資料在TC監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用，同時(shí)將為熱帶氣旋強(qiáng)度與微波亮溫的關(guān)系分析以及TC強(qiáng)度估算方法開發(fā)提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 TC最佳路徑數(shù)據(jù)集

利用2011—2016年FY-3B/MWRI一級(jí)亮溫資料與每6 h一次的TC 最佳路徑數(shù)據(jù)匹配，建立全球六大海盆的熱帶氣旋微波亮溫?cái)?shù)據(jù)集。

本文考慮了6個(gè)TC易發(fā)生海盆：大西洋(Atlantic，ATL)海盆，東太平洋中部(Eastern Pacific，EPA)海盆，西北太平洋(North-Western Pacific，NWP)海盆，北印度洋(Northern Indian Ocean，NIO)海盆，南印度洋(Southern Indian Ocean，SIO)海盆和南太平洋(South Pacific，SPA)海盆。 ATL海盆和EPA海盆的TC最佳路徑數(shù)據(jù)由美國國家颶風(fēng)中心(NHC)提供。其他4個(gè)海盆的數(shù)據(jù)來自美國聯(lián)合臺(tái)風(fēng)警報(bào)中心(Joint Typhoon Warning Center，JTWC)，有關(guān)數(shù)據(jù)的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱https://www.metoc.navy.mil/jtwc/jtwc.html?western-pacific。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2011—2016年全球六大海盆共有538個(gè)達(dá)到熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度或以上級(jí)別的TC生成。圖1展示了這6 a間各海盆TC的最佳路徑分布圖，同時(shí)對(duì)各海盆區(qū)域生成TC的個(gè)數(shù)做出統(tǒng)計(jì)。NWP海盆的TC生成次數(shù)最多，達(dá)168次；EPA海盆TC生成113次，居第二位；ATL海盆TC生成91次，居第三位；NIO海盆生成的TC個(gè)數(shù)最少，為31次。在這6 a間，NWP、EPA和ATL三大海盆生成TC的數(shù)量占全球TC總數(shù)的近70%，其中NWP成為全球TC最頻發(fā)的海盆。

圖1 2011—2016年全球六大海盆TC最佳路徑分布(圖例中數(shù)字表示TC個(gè)數(shù))。圖片摘自文獻(xiàn)[25]Fig.1 Best tracks of tropical cyclones (TCs) generated in 6 global ocean basins from 2011 to 2016 (the number in the legend indicates the number of TCs). Adapted from reference [25]

1.2 2011—2016年FY-3B/MWRI一級(jí)亮溫?cái)?shù)據(jù)

風(fēng)云三號(hào)是我國第二代極軌氣象衛(wèi)星， FY-3B氣象衛(wèi)星于2010年11月4日發(fā)射升空。FY-3B是一顆下午星，它在距離地球836 km高度的近極地太陽同步軌道上運(yùn)行。該星上搭載了五頻段十通道的微波成像儀，采用圓錐掃描方式，刈幅寬度為1 400 km。表1是MWRI各通道的空間分辨率及極化方式。本文使用的是2011—2016年FY-3B/MWRI的一級(jí)亮溫?cái)?shù)據(jù)。

表1 FY-3B/MWRI儀器特征

2 數(shù)據(jù)集的建立

利用每6 h一次的全球TC最佳路徑數(shù)據(jù)集和FY-3B/MWRI一級(jí)亮溫?cái)?shù)據(jù)建立TC微波亮溫?cái)?shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集包含2011—2016年全球六大海盆熱帶風(fēng)暴級(jí)別以上TC的MWRI微波十通道亮溫以及36.50 GHz、89.00 GHz的極化校正亮溫度。極化校正亮溫度可以減少由于微波極化差異帶來的冰散射和冷海面造成的低亮溫的不確定性。極化校正亮溫度的計(jì)算方法如下[26-27]：

TB_PCT37=TB_37v+1.18×(TB_37v-TB_37h)

(1)

TB_PCT89=TB_89v+0.818×(TB_89v-TB_89h)

(2)

式中，TB_PCT37和TB_PCT89分別代表36.50 GHz和89.00 GHz通道的極化校正亮溫度，TB_37v、TB_37h和TB_89v、TB_89h分別代表36.50 GHz通道的垂直極化、水平極化亮溫度和89.00 GHz通道的垂直極化、水平極化亮溫度。

讀取TC最佳路徑數(shù)據(jù)和MWRI微波亮溫?cái)?shù)據(jù)，判定TC中心與MWRI星下點(diǎn)之間的距離是否小于600 km。若滿足該條件，則將MWRI的觀測(cè)時(shí)間和每6 h一次的TC最佳路徑數(shù)據(jù)的線性插值數(shù)據(jù)作時(shí)間匹配和空間位置的匹配；若不滿足此條件，則數(shù)據(jù)匹配失敗。下一步，將MWRI觀測(cè)到TC的微波亮溫?cái)?shù)據(jù)和TC參數(shù)數(shù)據(jù)分別保存，形成數(shù)據(jù)集文件。圖2展示的是基于FY-3B/MWRI 觀測(cè)的TC微波亮溫?cái)?shù)據(jù)集的構(gòu)建流程圖。

圖2 基于FY-3B/MWRI的熱帶氣旋微波亮度溫度數(shù)據(jù)集構(gòu)建流程圖Fig.2 Flow chart of construction of tropical cyclone microwave brightness temperature database based on FY-3B/MWRI

2.1 衛(wèi)星觀測(cè)與TC最佳路徑的時(shí)空匹配

TC最佳路徑數(shù)據(jù)集(best track dataset)的時(shí)間分辨率是6 h，也就是該數(shù)據(jù)集僅提供0 h、6 h、12 h、18 h、24 h等的TC中心位置經(jīng)緯度、海平面氣壓、最大維持風(fēng)速及編號(hào)、日期、發(fā)生海域等信息。因此，在數(shù)據(jù)處理時(shí)首先將TC的每6 h最佳路徑數(shù)據(jù)做線性差值，得到每個(gè)TC從開始到消亡的時(shí)間和路徑(經(jīng)緯度)插值數(shù)據(jù)(TC發(fā)生的時(shí)間、中心位置、最大維持風(fēng)速等)，以方便與FY-3B/MWRI時(shí)間匹配。

本文所用的是FY-3B/MWRI 一級(jí)亮溫?cái)?shù)據(jù)，其文件名命名格式如下所示：FY3B_MWRIA_GBAL_L1_20150107_0113_010KM_MS.HDF。其中，20150107_0113代表了該數(shù)據(jù)的時(shí)間，為2015年1月7日01:13。數(shù)據(jù)處理時(shí)將FY-3B/MWRI的文件名拆分，讀取年、月、日、小時(shí)、分鐘數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)化為儒略日(Julian day)時(shí)間，即將2015年1月7日01：13轉(zhuǎn)化為儒略日時(shí)間，該時(shí)間為FY-3B/MWRI的觀測(cè)時(shí)間。將該時(shí)間與TC最佳路徑數(shù)據(jù)的插值數(shù)據(jù)相匹配，即可獲得衛(wèi)星觀測(cè)到的TC時(shí)間、位置(TC中心經(jīng)緯度)、最大維持風(fēng)速等關(guān)鍵信息，同時(shí)生成MWRI與TC時(shí)間相匹配的數(shù)據(jù)清單。

FY-3B/MWRI掃描寬度為1 400 km，數(shù)據(jù)集開發(fā)過程中設(shè)置TC中心至MWRI星下點(diǎn)軌跡(即掃描帶中心)的最小距離為600 km，如圖3所示。該距離設(shè)置依據(jù)是700 km為MWRI的掃描帶半寬度，且考慮了大多數(shù)TC眼區(qū)和眼墻的平均半徑約為100 km。通過TC最佳路徑數(shù)據(jù)和MWRI亮溫?cái)?shù)據(jù)的時(shí)空匹配，找到對(duì)應(yīng)于每一個(gè)MWRI掃描時(shí)間的TC中心，然后通過計(jì)算，搜索所有的MWRI星下點(diǎn)軌跡和TC中心之間的最小距離，若此距離小于等于600 km，則MWRI均能觀測(cè)到TC。

圖3 MWRI觀測(cè)與TC的空間匹配示意圖(圖中星下點(diǎn)軌跡與TC中心之間的距離設(shè)置為600 km，紅色星代表TC中心的位置)Fig.3 Schematic representation of spatial matching of MWRI observations and TC (the distance between the trajectory of sub-satellite point and TC center is set as 600 km, and the red star represents the location of TC center)

2.2 MWRI觀測(cè)到的TC數(shù)量統(tǒng)計(jì)

通過完成數(shù)據(jù)的時(shí)空匹配，2011—2016年MWRI 共有4 039軌的數(shù)據(jù)觀測(cè)到六大海盆熱帶風(fēng)暴級(jí)別以上的TC共計(jì)538個(gè)。表2對(duì)MWRI在各個(gè)海盆觀測(cè)到的TC數(shù)量做了統(tǒng)計(jì)，其中NWP海盆觀測(cè)到的TC數(shù)量最多，為168個(gè)；其次是EPA，為113個(gè)。圖4統(tǒng)計(jì)了TC中心與MWRI星下點(diǎn)軌跡之間的距離分別為小于100 km、100～200 km、200～300 km及300 km以上時(shí)，觀測(cè)到TC的MWRI軌道數(shù)。

圖4 2011—2016年FY-3B/MWRI不同軌道觀測(cè)到的TC的地理分布(不同顏色表示星下點(diǎn)軌跡與TC中心的距離L不同；L<100 km時(shí)，有671軌數(shù)據(jù)；100 km≤L<200 km時(shí)，有679軌數(shù)據(jù)；200 km≤L≤300 km時(shí)，有650軌數(shù)據(jù)；L>300 km時(shí)，有2 039軌數(shù)據(jù))。圖片摘自文獻(xiàn)[25]Fig.4 Geographic distribution of TCs observed by FY-3B/MWRI different orbits from 2011 to 2016 (the distance L between the trajectory of sub-satellite point and TC center is indicated in different colors; in the condition of L<100 km, there are 671 orbits data; in the condition of 100 km≤L <200 km, there are 679 orbits data; in the condition of 200 km≤L≤300 km, there are 650 orbits data; in the condition of L>300 km, there are 2 039 orbits data). Adapted from reference [25]

表2 2011—2016年FY-3B/MWRI觀測(cè)到的TC數(shù)量

3 FY-3B/MWRI對(duì)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“浣熊”的監(jiān)測(cè)

2014年第8號(hào)臺(tái)風(fēng)“浣熊”(Neoguri)于7月4日上午在西北太平洋洋面上由熱帶風(fēng)暴加強(qiáng)為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，中心最大持續(xù)風(fēng)速達(dá)55 m·s-1，中心最低氣壓930 hPa。7月5日02時(shí)，JTWC將其提升為一級(jí)臺(tái)風(fēng)(Saffir-Simpson強(qiáng)度分類標(biāo)準(zhǔn))；08時(shí)，JTWC將其提升為二級(jí)臺(tái)風(fēng)；14時(shí)，JTWC將其直接提升為四級(jí)臺(tái)風(fēng)。7月10日06時(shí)于日本鹿兒島縣阿久根市沿海登陸。7月11日12時(shí)，日本氣象廳將其強(qiáng)度降為熱帶風(fēng)暴(臺(tái)風(fēng)年鑒，http://www.stwc.icoc.cc/pd.jsp?id=17)。

臺(tái)風(fēng)“浣熊”屬于超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，生命周期較長，在其整個(gè)生命周期內(nèi)被FY-3B/MWRI共探測(cè)到10次，表3列出了FY-3B/MWRI對(duì)臺(tái)風(fēng)“浣熊”的觀測(cè)時(shí)間(世界時(shí))。圖5和圖6分別展示的是2014年7月5日04:15和16:56 由FY-3B/MWRI對(duì)臺(tái)風(fēng)“浣熊”的全通道微波亮溫監(jiān)測(cè)圖像以及36.50 GHz和89.00 GHz通道的極化校正亮溫度(PCT36.50和PCT89.00)分布圖。7月5日16:56臺(tái)風(fēng)“浣熊”已發(fā)展為四級(jí)臺(tái)風(fēng)，在微波亮溫圖像上臺(tái)風(fēng)眼、墻均顯示出明顯的非對(duì)稱性。

圖5 2014年7月5日04:15 FY-3B/MWRI觀測(cè)的臺(tái)風(fēng)“浣熊”全通道微波亮溫分布圖(a. 10.65 GHz垂直極化亮溫圖像；b. 10.65 GHz水平極化；c. 18.70 GHz垂直極化；d. 18.70 GHz水平極化；e. 23.80 GHz垂直極化；f. 23.80 GHz水平極化；g. 36.50 GHz垂直極化；h. 36.50 GHz水平極化；i. 36.50 GHz極化校正亮溫；j. 89.00 GHz垂直極化；k. 89.00 GHz水平極化；l. 89.00 GHz極化校正亮溫，其中的輪廓線為250 K等亮溫線)Fig.5 Brightness temperature distribution of Typhoon Neoguri in the whole channel observed by FY-3B/MWRI at 04:15 UTC 5 July 2014 (a/c/e/g/j. vertical polarization of 10.65/18.70/23.80/36.50/89.00 GHz; b/d/f/h/k. horizontal polarization of 10.65/18.70/23.80/36.50/89.00 GHz; i/l. polarization corrected brightness temperature of 36.50/89.00 GHz; in Fig.5l,the contour line indicates that the brightness temperature is 250 K)

圖6 2014年7月5日16:56 FY-3B/MWRI觀測(cè)的臺(tái)風(fēng)“浣熊”全通道微波亮溫分布圖(a. 10.65 GHz垂直極化亮溫圖像；b. 10.65 GHz水平極化；c. 18.70 GHz垂直極化；d. 18.70 GHz水平極化；e. 23.80 GHz垂直極化；f. 23.80 GHz水平極化；g. 36.50 GHz垂直極化；h. 36.50 GHz水平極化；i. 36.50 GHz極化校正亮溫；j. 89.00 GHz垂直極化；k. 89.00 GHz水平極化；l. 89.00 GHz極化校正亮溫，其中的輪廓線為250 K等亮溫線)Fig.6 The same as Fig.5, but for 16:56 on 5 July 2014

表3 FY-3B/MWRI對(duì)臺(tái)風(fēng)“浣熊”的監(jiān)測(cè)時(shí)間序列

4 結(jié)論與展望

對(duì)熱帶氣旋的氣候?qū)W研究及TC強(qiáng)度的客觀估算算法研究需要大量衛(wèi)星觀測(cè)樣本的支撐，發(fā)揮氣象衛(wèi)星尤其是極軌氣象衛(wèi)星可以監(jiān)測(cè)全球TC的優(yōu)勢(shì)，建立衛(wèi)星資料對(duì)TC生命史全程的監(jiān)測(cè)氣候數(shù)據(jù)集是一項(xiàng)非常重要的基礎(chǔ)性工作。

利用FY-3B/MWRI一級(jí)亮溫?cái)?shù)據(jù)和TC最佳路徑數(shù)據(jù)集建立熱帶氣旋微波亮溫?cái)?shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集包含2011—2016年全球六大海盆熱帶風(fēng)暴級(jí)別以上的TC共計(jì)538個(gè)，以及MWRI微波十通道亮溫分布圖和36.50 GHz、89.00 GHz的極化校正亮溫度(PCT36.50、PCT89.00)分布。建立的微波亮溫氣候數(shù)據(jù)集收集了2011—2016年的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)TC個(gè)例，能夠迅速查找TC的具體信息，如時(shí)間、命名、編號(hào)、生成海域、路徑及微波通道的亮溫分布特征等信息。利用該氣候數(shù)據(jù)集，可以開展TC強(qiáng)度與微波亮溫的關(guān)系分析以及TC強(qiáng)度客觀估算方法開發(fā)等研究，還可以利用36.50 GHz極化亮溫圖像和PCT36.50圖像生成37.00 GHz偽彩色合成圖，可用于區(qū)分TC的深對(duì)流區(qū)和層狀云降水區(qū)，也可以區(qū)分降水和對(duì)流類型[28]。

基于單一微波遙感器(FY-3B/MWRI)觀測(cè)建立的TC亮溫氣候數(shù)據(jù)集，隨著衛(wèi)星資料的不斷積累，可以將更多的衛(wèi)星遙感觀測(cè)數(shù)據(jù)，如FY-3C/D/E星的微波成像儀，微波溫、濕度計(jì)(MWTS、MWHS)，先進(jìn)技術(shù)微波探測(cè)儀(ATMS)，微波降水產(chǎn)品和GPM(Global Precipitation Measurement)星載微波雷達(dá)數(shù)據(jù)等融入到本數(shù)據(jù)集，將會(huì)得到更加豐富、更加多源化的熱帶氣旋信息。隨著研究的不斷成熟和深入，本數(shù)據(jù)集將逐步完善并將適時(shí)向公眾開放和共享。利用該數(shù)據(jù)集可以研究溫度場(chǎng)、濕度場(chǎng)、降水、深對(duì)流等氣象要素對(duì)TC強(qiáng)度及強(qiáng)度改變的影響，將為TC強(qiáng)度客觀估計(jì)算法研究提供更豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

致謝：感謝中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心提供的FY-3B/MWRI數(shù)據(jù)，感謝美國國家颶風(fēng)中心(NHC)和美國聯(lián)合臺(tái)風(fēng)警報(bào)中心(JTWC)提供的熱帶氣旋最佳路徑數(shù)據(jù)。