气象卫星监测台风，台风预测准吗

本文转载自科技大观园，原文为《放不放颱风假就看它！——帮助卫星精準气象预测的「掩星技术」》作者/科技大观园特约编辑|台风范增安信生成后，大家最关心的是台风的路径，它带来的风雨大不大，3354会不会放台风假？可靠的气象观测数据对于预测和评估台风的影响是必不可少的。这不得不提，在我们上方认真执行观测任务的卫星，以及它们探测天气变化的特殊技能！

每次台风来袭，大家都关心会不会有台风假期。图//pixabay

贡献全球气象资料，福尔摩沙卫星功不可没

福尔摩沙卫星三号(Forsan)值班十年，为全球多个气象中心和研究所提供了无数数据。可以说台湾省是国际气象上的外交大使，在减少天气预报误差贡献方面，一度被评为世界前五。三荣退下后，接过接力棒的福尔摩沙卫星七号(付琪)也在今年二月完成任务轨道的所有部署。福三和福七不是只有一颗卫星，而是各有六颗卫星组成的卫星星系。每颗卫星就像一个士兵，在不同的位置巡逻，收集气象信息，互相通报，使观测范围覆盖地球所有区域，提供实时完整的三维观测数据。

Fu-7结构示意图。图/国家航天中心丹芙琪与“极地轨道卫星”福三不同，福三经过南北极。它在南北纬50度轨道运行，重点观测台湾省、赤道和中低纬度的台风流行区。因此，付琪可以提供更密集的气象数据，如温度、气压和水汽。国家航天中心估计，它可以将天气预报的准确率提高10%。——以台风为例，它可以改善10%的72小时路径误差，帮助我们更准确地评估天气变化和预防灾害。

每天能提供4000点大气垂直廓线数据，大大提高全球天气预报准确率的付琪是怎么做到的？答案是无线电掩星。

掩星技术，让卫星成为太空中最精準的温度计！

在天文学中，“掩星”是指一个天体从另一个天体和观测者之间经过的现象。然而，英语单词“掩星”也可以指前景中的物体，阻挡背景中的任何物体。所谓“掩星技术”，就是利用电磁波信号在穿过大气层时会被不同温度、压力或湿度的空气层“屏蔽”而转向、减速、减弱的特性，来反演地球上空的温度、气压和湿度。

由于地球的阻隔，卫星看不到对方，但可以接收到对方的电磁信号。“福启”的主要有效载荷仪器————全球导航卫星系统无线电信号接收机(TGRS)，可以通过大气和电离层接收美国全球定位系统(GPS)和俄罗斯全球导航卫星系统(GLONASS)的全球定位卫星的折射信号。然后，通过计算无线电信号的偏转度，可以反演大气和电离层中的温度、湿度、气压、电子密度等数据。

掩星技术1995年才投入使用，从2006年的福三到现在的福七计划积累的研究经验，使得台湾省在这一新颖的技术领域处于领先地位。掩星技术获得的数据具有较高的精度和分辨率，同时还具有无需大量卫星接收信号的大规模数据和降低成本的优势。它不仅可以用作天气预报，还可以帮助我们监测和提高我们对气候变化的认识。

00-1010另一方面，除了提高观测一般气象数据如温度、湿度、气压等参数的精度，在气象观测中加入大气水分子同位素等不同参数，也可以使我们的天气预报更加准确！

过去，由于资料获取有限，同位素分析在气象观测和预报中往往被忽视。然而，近年来卫星技术的发展为气象科学打开了一扇新的窗口。欧洲航天局的卫星Iasi(红外大气探测干涉仪)配备了频谱分析仪，使东京大学的研究小组能够使用其收集的大气湿度信息，并首次尝试将同位素信息纳入天气预报模型进行分析。

众所周知，质子数相同，中子数不同的氢氧同位素会使单个水分子变重或变轻。水分子的同位素对气相和液相的转变相当敏感。与一般的水分子H2O相比，较重的水分子如H2HO或H218O倾向于凝结成水滴或更难蒸发。因此，蒸发和降雨等大气运动会影响不同同位素的水和气体分子的分布。追踪它们的轨迹可以增进我们对气象系统的了解。

以2013年日本的低气压事件为参照，研究小组发现，气象模型在纳入同位素数据后，可以更好地模拟这一事件的整体气压情况。在全球范围内，特别是在中纬度和北半球，同位素数据是融合的。

讯后，气象预报如气温及湿度预测的準确度，也都有所提高。虽然这只是初步的探究，但科学家期许，未来进一步完善气象观测卫星对同位素资料的收集，能使人类更往精準气象预测的目标迈进。

人造卫星就像是科学家的千里眼，能观测千里之外的风云变化。发展卫星技术，不仅能让我们更精準预测气象，在全球化的现代，也能在国际上发挥「Taiwan Can Help」及互助的精神；各国对航太技术的投入与数据资源共享，更是科研工作与人类社会的一大福音。

参考文献

• 福卫七号星系布署完成
• Wikipedia-Radio occultation
• 掩星观测简述
• 福卫七号／何谓掩星技术？这里一次解答
• 台湾太空科技扎根30年 未来1年1卫星发射
• Better weather forecasting through satellite isotope data assimilation
• IASI data product profile

• 台湾杰出女科学家系列专访，持续更新中！