利用衛(wèi)星遙感資料分析臺風(fēng)“煙花”(202106)的影響過程

唐飛　陳鳳嬌　諸葛小勇　吳福浪　宇路　姚彬

摘要 2021年第6號臺風(fēng)“煙花”于7月18日生成，7月30日變性為溫帶氣旋，生命史長達13 d，先后對中國東部14個省市造成影響，其主要特點是移動速度慢、陸上滯留時間長和累積雨量大。基于靜止氣象衛(wèi)星、極軌氣象衛(wèi)星和全球降水測量衛(wèi)星的多通道觀測和產(chǎn)品，對“煙花”的影響過程進行分析。結(jié)果表明：“煙花”空間尺度較大（最大半徑約為350 km），登陸前對流深厚、云系螺旋特征顯著，登陸后云系結(jié)構(gòu)遭到破壞、中等對流分布密集但沒有組織性;“煙花”在洋面上時液態(tài)水和冰態(tài)水含量豐富并表現(xiàn)出非對稱分布，登陸后液態(tài)水和冰態(tài)水主要集中在臺風(fēng)前進方向的右側(cè)。基于微波成像儀的降水反演結(jié)果顯示：降水主要分布在臺風(fēng)外圍螺旋雨帶位置，且在位置和形態(tài)上與實況較吻合;雖然雨量估計值與實況存在一定偏差，但對降水預(yù)報，特別是常規(guī)資料稀少區(qū)域的降水預(yù)報仍具有參考意義。

關(guān)鍵詞臺風(fēng)“煙花”;衛(wèi)星遙感;對流;降水

熱帶氣旋（根據(jù)生成地，也稱為臺風(fēng)、颶風(fēng)）是發(fā)生于熱帶洋面的最具破壞力的重要天氣系統(tǒng)（陶麗等，2012，2013;霍利微等，2016）。對發(fā)展強盛的臺風(fēng)進行監(jiān)測和分析，有助于人們了解臺風(fēng)結(jié)構(gòu)、及時掌握臺風(fēng)位置和強度的變化，從而減小由于臺風(fēng)造成的損失（陸曉婕等，2018）。臺風(fēng)發(fā)展過程中大部分時間位于洋面。在遠洋時，常規(guī)資料難以探測到。隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，對臺風(fēng)的觀測已經(jīng)并將繼續(xù)依賴于衛(wèi)星遙感觀測（Zou，2020）。

目前，靜止衛(wèi)星、極軌氣象衛(wèi)星和降水測量衛(wèi)星是三種主要的氣象衛(wèi)星。靜止衛(wèi)星儀器提供紅外和可見光波段的探測數(shù)據(jù)，具有較高的時間和空間分辨率，在監(jiān)測臺風(fēng)路徑和強度變化方面具有獨特優(yōu)勢（劉正光等，2003;許健民和張其松，2006;余建波，2008;李峰等，2009;Zhuge et al.，2015）。燕亞菲等（2019）利用日本葵花八號（Himawari-8）衛(wèi)星的觀測資料估計了臺風(fēng)“莫蘭蒂”（1614）的強降水及其演變特征。然而，因為工作波長設(shè)置原因，靜止衛(wèi)星無法獲取云中和云下的信息。極軌氣象衛(wèi)星上搭載的被動微波成像儀/探測儀可以獲得三維立體觀測信息，進而用來估計地表參數(shù)和大氣溫濕度垂直結(jié)構(gòu)等信息。游然等（2002）利用美國國防氣象衛(wèi)星上的專用微波成像儀（SSM/I）遙感圖像分析了洋面臺風(fēng)的螺旋云帶結(jié)構(gòu)。李小青等（2012）和劉喆等（2012）利用中國風(fēng)云（Fengyun，F(xiàn)Y）-3A/B衛(wèi)星上的微波溫度計和微成像儀（Microwave Radiation Imager，MWRI）資料分別對臺風(fēng)“桑達”（1102）和“梅花”（1109）進行了云系特征分析。Tang and Zou（2017）利用FY-3C/MWRI反演的液態(tài)水路徑，研究了臺風(fēng)“浣熊”（1408）的液態(tài)水結(jié)構(gòu)演變特征。除此之外，降水測量衛(wèi)星搭載的主被動觀測儀器可以獲取臺風(fēng)的三維降水特征。何會中等（2006）利用熱帶降水測量計劃（Tropical Rainfall Measuring Mission，TRMM）衛(wèi)星上搭載的降水測量雷達（PR）和微波成像儀（TMI）分析了臺風(fēng)“鯨魚”（0302）降水和水粒子的空間三維結(jié)構(gòu)特征。傅云飛等（2007）利用TRMM衛(wèi)星上的PR、TMI和紅外輻射計對臺風(fēng)“云娜”（0413）的降水云和非降水云結(jié)構(gòu)進行了分析。姚小娟等（2014）基于TRMM/TMI反演的水凝物分析了1998—2009年的236個熱帶氣旋潛熱結(jié)構(gòu)的分布特征。周順武等（2015）利用2007—2009年的TRMM/TMI觀測亮溫，建立了一種西北太平洋熱帶氣旋強度模型用于估計臺風(fēng)強度。游然等（2011）利用TRMM/PR分析了2005年8月發(fā)生于墨西哥灣的颶風(fēng)“卡特里娜”的降水特征。盧美圻和魏鳴（2017）將全球降水觀測衛(wèi)星（Global Precipitation Measurement，GPM）資料應(yīng)用于臺風(fēng)“彩虹”（1522）降水的垂直結(jié)構(gòu)分析。方勉等（2019）基于GPM降水產(chǎn)品對超強臺風(fēng)“瑪利亞”（1808）的降水率、降水類型以及降水三維結(jié)構(gòu)進行了分析。相較于靜止衛(wèi)星，極軌衛(wèi)星和降水測量衛(wèi)星，微波儀器觀測的空間和時間分辨率較粗。聯(lián)合使用多源衛(wèi)星資料對臺風(fēng)進行監(jiān)測，可以彌補單顆衛(wèi)星觀測不足的缺陷。趙姝慧和周毓荃（2010）同時利用FY-2C、GPM和CloudSat衛(wèi)星對臺風(fēng)“艾云尼”（0603）的演變過程和降水云系的宏微觀結(jié)構(gòu)特征進行了分析。趙震（2019）聯(lián)合使用Himawar-8、CloudSat和GPM衛(wèi)星資料從不同角度對臺風(fēng)“莫蘭蒂”（1614）的演變過程進行了分析，并研究了降水云系的三維結(jié)構(gòu)特征。余茁夫等（2020）利用FY-4A靜止衛(wèi)星和GPM資料并結(jié)合NCEP/NCAR再分析資料，分析了臺風(fēng)“利奇馬”（1908）發(fā)展過程中大氣環(huán)流和云的宏觀特征。

臺風(fēng)“煙花”（202106）（英文名：In-fa）在西北太平洋洋面生成，先后兩次在浙江登陸，沿途經(jīng)過江蘇、安徽、山東、河北等省市，最終出海并變性為溫帶氣旋。“煙花”生成后移動緩慢，持續(xù)時間特別長，對我國東部地區(qū)造成了嚴重影響。因此，本文基于Himawari-8觀測和產(chǎn)品、GPM雙頻降水雷達（Dual-frequency Precipitation Radar，DPR）反演產(chǎn)品和GPM微波成像儀（GPM Microwave Imager，GMI）觀測亮溫，以及FY-3D/MWRI降水反演產(chǎn)品，分析“煙花”演變過程中的云系和降水結(jié)構(gòu)特征，為衛(wèi)星遙感在臺風(fēng)發(fā)展機理研究和監(jiān)測預(yù)警應(yīng)用中提供有價值的參考。

1 衛(wèi)星儀器和資料

Himawari-8衛(wèi)星發(fā)射于2014年10月7日，星下點位于140.7°E。Himawari-8搭載的先進Himawari成像儀（Advanced Himawari Imager，AHI）設(shè)置有3個可見光通道、3個近紅外通道和10個紅外通道，空間分辨率為0.5～2 km（Bessho et al.，2016;Zou et al.，2016）。有研究基于Himawari-8/AHI觀測發(fā)展了云屬性綜合反演算法（Heidinger，2013;Zhuge and Zou，2016;Zhuge et al.，2020，2021），可近實時生成云分類、云相態(tài)、云頂高度、云光學(xué)厚度和云頂粒子半徑等產(chǎn)品。基于CALIOP（Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization）激光雷達觀測的評估表明，新算法對水云和冰云的檢測率分別達到80.20%和86.51%，均高于目前最常用的中分辨率成像光譜儀（MODIS）的二級產(chǎn)品MOD06算法（Zhuge et al.，2020）。MOD06在陸地上有很多像素的相態(tài)為“不確定”，新算法明顯減少了這類結(jié)果;MOD06在海洋上有很多冰相像素對應(yīng)的云頂溫度高于0 ℃，這是不合理的，新算法也不存在這一情況（Zhuge et al.，2020）。云分類是云相態(tài)分析結(jié)果的進一步細分。因為缺乏“真值”，對云光學(xué)厚度和云頂粒子半徑反演精度的評估只能被代替為跟MOD06對比。對比結(jié)果表明，新算法得到的云光學(xué)厚度和云頂粒子半徑總體與MOD06結(jié)果一致，相關(guān)系數(shù)高達0.7～0.9（Zhuge et al.，2021）。

GPM搭載的雙頻測雨雷達（DPR）設(shè)有13.6 GHz（Ku波段）和35.5 GHz（Ka波段）兩個頻率，與只有Ku波段的TRMM/PR相比，DPR可同時獲得雙頻信息用于更準確的反演雨滴譜信息，如質(zhì)量權(quán)重中值直徑（Dm）和歸一化截距（Nw）。GMI是具有13個微波觀測通道的圓錐掃描儀器（Hou et al.，2014）。GMI和DPR協(xié)同觀測，以相對較高的（區(qū)域）分辨率評估全球的降水微觀和宏觀結(jié)構(gòu)、強度和相位（Skofronick-Jackson et al.，2017）。為了研究臺風(fēng)“煙花”降水結(jié)構(gòu)及云中冰粒子散射特征，本研究使用了GPM/DPR產(chǎn)品（2A/DPR;版本6）和GPM/GMI產(chǎn)品（1C/GMI;版本5），數(shù)據(jù)皆為NASA官網(wǎng)提供（https：//gpm.nasa.gov/data/directory）。除了雨滴粒子譜信息外，2A/DPR產(chǎn)品還提供了三維雷達反射率因子（Ze）、三維降水信息、液水路徑（Liquid Water Path，LWP）、冰水路徑（Ice Water Path，IWP）產(chǎn)品。需要說明的是，DPR中冰水路徑，是指未被識別為液水的路徑，可能包含了混合相態(tài)的粒子信息。具體算法流程，可參考DPR產(chǎn)品算法文檔（Iguchi et al.，2010）。

風(fēng)云極軌氣象衛(wèi)星近年來在災(zāi)害天氣監(jiān)測中越來越發(fā)揮出了重要作用。目前在軌運行的FY-3D衛(wèi)星每天凌晨和下午各過境一次。FY-3D/MWRI具有10.65～89 GHz五個微波頻率，主要用于地表參數(shù)、大氣水汽和降水的觀測（Yang et al.，2011;Tang et al.，2016）。值得說明的是，Iturbide-Sanchez et al.（2011）利用美國極軌衛(wèi)星微波探測儀和成像儀資料，基于一維變分方法反演降水率產(chǎn)品，并對產(chǎn)品精度進行了評估后，應(yīng)用于業(yè)務(wù)產(chǎn)品生成。Iturbide-Sanchez et al.（2011）指出一維變分方法可以推廣應(yīng)用到國際同類衛(wèi)星儀器。本文利用FY-3D/MWRI觀測亮溫，基于一維變分方法反演得到的降水率產(chǎn)品，分析臺風(fēng)“煙花”在陸地上的降水分布特征。

2 臺風(fēng)“煙花”過程分析

2021年第6號臺風(fēng)“煙花”于7月18日02時（北京時，下同）在西北太平洋洋面生成，21日11時加強為強臺風(fēng)級。在23日之后，臺風(fēng)“煙花”持續(xù)向西北方向移動，于25日12時30分在浙江舟山普陀沿海登陸，登陸時強度為臺風(fēng)級。在舟山島滯留了5 h、杭州灣徘徊了16 h后，“煙花”于26日09時50分在浙江嘉興平湖市沿海再次登陸，登陸時強度為強熱帶風(fēng)暴級。“煙花”先后進入浙江、江蘇、安徽、山東和河北境內(nèi)，于30日晚間變性為溫帶氣旋，20時被停止編號。圖1給出了“煙花”的最佳移動路徑。“煙花”整個生命史先后經(jīng)歷了熱帶風(fēng)暴、強熱帶風(fēng)暴、臺風(fēng)、強臺風(fēng)和熱帶低壓5個等級（圖2）。

臺風(fēng)“煙花”移動過程引導(dǎo)氣流較弱，因此其移速非常緩慢（圖3）。特別是在首次登陸（25日12時30分）之后，臺風(fēng)“煙花”以平均時速低于10 km·h-1的速度緩慢向西北方向移動，56 h行進的直線距離僅約360 km。臺風(fēng)“煙花”在中國大陸上滯留時間長達95 h，為1949年以來之最。

臺風(fēng)“煙花”生命史長達13 d，先后影響了我國臺灣、浙江、上海、江蘇、安徽、山東、河南、北京、天津、河北、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江等14個省市。“煙花”對多個省市的風(fēng)雨影響創(chuàng)造了歷史紀錄（以下數(shù)據(jù)來自國家氣象中心、國家氣候中心和江蘇省氣象臺）。

7月20—21日，在副熱帶高壓南側(cè)偏東氣流引導(dǎo)下，臺風(fēng)“煙花”大量水汽源源不斷地從海上輸送到內(nèi)陸，并在多尺度系統(tǒng)相互作用及地形影響下，河南中北部產(chǎn)生持續(xù)性強降水，多個國家級氣象觀測站日降雨量突破有氣象記錄以來歷史極值;其中，鄭州氣象觀測站最大小時降雨量達201.9 mm（20日16—17時），突破中國大陸小時降雨量歷史峰值。

“煙花”是有氣象記錄以來首個在浙江省內(nèi)兩次登陸的臺風(fēng);7月22日08時—28日08時，浙江省平均雨量191 mm，過程總雨量為浙江登陸臺風(fēng)之最大紀錄，最大雨量為1 034 mm（余姚大嵐鎮(zhèn)），接近浙江登陸臺風(fēng)過程雨量極值紀錄（安吉天荒坪1 056 mm;2013年臺風(fēng)“菲特”創(chuàng)造）;7月24日，受臺風(fēng)“煙花”的影響，又恰逢天文大潮期，浙江沿海出現(xiàn)了風(fēng)暴潮，浙江省溫嶺市石塘鎮(zhèn)金沙灘海域的巨浪高達30 m。

在臺風(fēng)“煙花”螺旋雨帶的持續(xù)影響下，7月24日08時—27日08時，上海市最大雨量為402.1 mm（金山亭林鎮(zhèn)），“煙花”是近十年影響上海過程雨量最大的臺風(fēng)。

因為移速緩慢，臺風(fēng)“煙花”在江蘇省內(nèi)停留約37 h，是有記錄以來停留時間最長的臺風(fēng);7月24日00時—29日10時，江蘇全省平均雨量220.9 mm，接近常年平均梅雨量，最大雨量為569.2 mm（江都真武鎮(zhèn)），“煙花”成為有氣象記錄以來影響江蘇過程雨量最大的臺風(fēng)。

3 衛(wèi)星遙感分析

3.1 基于Himawari-8衛(wèi)星觀測和產(chǎn)品的分析

圖4展示了臺風(fēng)“煙花”在不同生命史階段的對流RGB（Red Green Blue）合成分布，可以看到，從19日12時達到臺風(fēng)級強度后，一直到25日12時接近登陸，臺風(fēng)“煙花”的云系呈現(xiàn)出顯著螺旋形態(tài)、范圍比較寬闊（最大半徑約為350 km），臺風(fēng)眼清晰可辨。登陸之后，下墊面改變導(dǎo)致低層熱量和水汽補給不足，深對流的發(fā)展受到抑制，“煙花”螺旋云系逐漸不完整，但影響范圍仍很廣，可同時覆蓋五個省。

圖5展示了臺風(fēng)3個不同時刻（分別代表成熟期、登陸時和登陸后）的云產(chǎn)品反演結(jié)果。21日12時，“煙花”剛加強為強臺風(fēng)級，中心云系完整，以厚冰云（由光學(xué)厚度可知是積雨云）為主，沿眼墻的深對流發(fā)展深厚，上沖對流云頂高度達16 km。25日12時接近首次登陸時，“煙花”對流有所減弱，東半側(cè)分布著較廣的積雨云，云頂高度仍然有14 km;第四象限受陸地的影響，云頂高度明顯降低，但大的光學(xué)厚度說明此處可能有較強的降水。27日12時，“煙花”剛剛進入江蘇南京境內(nèi)，此時云系主要由積雨云和多層云構(gòu)成，云頂高度8～13 km;光學(xué)厚度極值分布不集中，說明對流組織性不強，臺風(fēng)螺旋雨帶遭到了破壞。

3.2 基于GPM觀測和產(chǎn)品的分析

7月23日04時，GPM觀測到了處于成熟期的“煙花”。圖6顯示了“煙花”的DPR近地表雷達反射率因子（Ze）、近地表雨滴粒子譜信息（包括粒子大小Dm和粒子數(shù)濃度Nw）、云內(nèi)液態(tài)水、冰水路徑、風(fēng)暴頂高度，以及GMI極化訂正溫度（Polarization-Corrected Temperature，TPC）在89 GHz通道的值（TPC89=1.818×T89V-0.818×T89H;T89V和T89H分別代表89 GHz垂直和水平極化通道觀測亮溫）。在有云情況下，TPC89受下墊面輻射影響小，且與冰粒子散射相關(guān)。通常云中冰粒子含量越高，冰粒子散射越強，TPC89值也越低（Spencer et al.，1989）。TPC89分布表明，臺風(fēng)的暖心結(jié)構(gòu)（亮溫值超過290 K）明顯，臺風(fēng)云墻TPC89亮溫值低于230 K，反映云墻中大量的冰粒子;從風(fēng)暴頂高、液態(tài)水和冰水路徑來看，云墻內(nèi)回波頂高超過11 km，液態(tài)水和冰水路徑分別超過5 000 g/m2和1 500 g/m2，這證實了此時臺風(fēng)云系發(fā)展深厚，液態(tài)水和冰態(tài)水含量豐富。此外，臺風(fēng)系統(tǒng)外圍表現(xiàn)出明顯的螺旋雨帶特征，TPC89亮溫甚至低于臺風(fēng)云墻處，部分區(qū)域的風(fēng)暴頂高度甚至超過13 km，對應(yīng)的冰水和液態(tài)水路徑也較高，這反映了臺風(fēng)系統(tǒng)外圍同樣存在深厚的對流。從近地表粒子譜分布來看，靠近臺風(fēng)眼區(qū)為高濃度的小粒子，遠離臺風(fēng)眼區(qū)的云墻內(nèi)為高濃度的大粒子，而臺風(fēng)外圍的螺旋雨帶近地表為低濃度的大粒子。此外，臺風(fēng)中心東南方向的液態(tài)和冰水含量最高，近地表降水率也最高，表現(xiàn)出不對稱性。

圖7給出了臺風(fēng)中心（臺風(fēng)眼大致位于23.9°N附近）附近降水及微物理參數(shù)在剖面上的分布，可以看到，與臺風(fēng)眼南側(cè)相比，臺風(fēng)眼北側(cè)的（24.5°N左右）雷達反射率因子廓線較為淺薄，整個廓線內(nèi)降水強度及Dm值均較小，表現(xiàn)出明顯的不對稱性。臺風(fēng)眼南側(cè)，降水結(jié)構(gòu)隨著距離臺風(fēng)眼的距離變化十分顯著。23.3°N以北（即靠近臺風(fēng)眼側(cè)），臺風(fēng)系統(tǒng)發(fā)展高度不高（僅4 km），降水強度較小，云中冰相過程不明顯（IWP小于500 g/m2），云中主要是由高濃度的小粒子組成。22.7°～23.3°N，降水系統(tǒng)的發(fā)展逐漸深厚，雷達反射率因子最高可達到12 km左右（圖7a），說明垂直上升氣流旺盛;在6 km以上存在較高濃度的冰相粒子（圖7g），云中液水和冰水含量豐富，LWP可達到9 000 g/m2，IWP可達2 000 g/m2;在6 km左右出現(xiàn)明顯的融化層亮帶（高Ze），推測可能存在持續(xù)穩(wěn)定的強上升氣流;在6 km以下，上層的冰粒子逐漸融化，形成尺度較大的雨滴粒子（圖7e），近地表降水強度也超過50 mm/h。21.5°～22.1°N，為臺風(fēng)的外圍雨帶，雷達反射率因子最高可超過12 km左右（圖7a），且最大Ze大致位于6 km左右，同時IWP出現(xiàn)了高于1 000 g/m2的大值，說明臺風(fēng)外圍冰相活動仍然較為活躍，這與前人研究發(fā)現(xiàn)臺風(fēng)外圍也有較高的閃電發(fā)生頻次是一致的（Ranalkar et al.，2017）。與空間分布一致，外圍雨帶雖然粒子平均直徑較大，但其濃度很低，反映了粒子的碰并增長過程。

7月25日18時，GPM再次以合適的角度觀測到臺風(fēng)“煙花”。此時“煙花”剛離開舟山市，位于杭州灣內(nèi)。在臺風(fēng)前進右側(cè)方向，存在明顯的低TPC89亮溫帶，而左側(cè)為高亮溫帶，表現(xiàn)出明顯的不對稱性（圖8h）。由于DPR的幅寬僅為245 km，此次主要觀測到臺風(fēng)的外螺旋雨帶部分。從DPR觀測和反演結(jié)果來看，臺風(fēng)液態(tài)水和冰態(tài)水主要集中在臺風(fēng)前進方向右側(cè)（亦即北側(cè)），最大值可分別超過5 000 g/m2和1 500 g/m2，近地表降水強度超過25 mm/h;而南側(cè)液水含量低，多在1 000 g/m2左右，冰相過程較弱，與之一致的是風(fēng)暴頂高度也低，南北側(cè)的回波頂高差異很大，達到5 km（圖8g）。從近地表雨滴譜分布來看（圖8e和8f），Nw反演結(jié)果在內(nèi)外幅位置出現(xiàn)明顯的空間不一致，這是由于內(nèi)幅主要是利用了雙頻反演算法，而外幅僅使用的單頻反演算法導(dǎo)致的。通常，雙頻反演算法更加可靠，因此，本次僅就內(nèi)幅的雨滴譜進行分析。由圖8f和8d可知，臺風(fēng)南側(cè)為高濃度的小粒子，北側(cè)的螺旋雨帶近地表的粒子濃度較大，平均直徑也較大。

圖9給出了相應(yīng)的降水及微物理參數(shù)在剖面上的分布。在30.1°N以南，臺風(fēng)系統(tǒng)發(fā)展的不深厚，Ze最高僅達到6 km，冰水含量值為0，主要為暖雨過程，液態(tài)水路徑集中在3 000 g/m2以下，整個垂直廓線內(nèi)分布著濃度較高的小粒子。在31.3°N附近，即圖8中顯示的外螺旋雨帶最大降水處，其凍結(jié)層（6 km）以下仍有較強的超過42 dBZ的雷達回波，降水粒子多為濃度較低的大粒子，反映了此處粒子的碰并增長過程。在31.3°N以南，近地表降水活動逐漸減弱，液水路徑明顯減小（<1 500 g/m2），冰相活動仍然較為活躍，冰水路徑大都在500 g/m2左右，最大可達到1 000 g/m2。此外，凍結(jié)層以下（6 km處），雨滴粒子的濃度大大降低，平均直徑仍較大。

3.3 基于FY-3D衛(wèi)星的陸面降水估計

2021年7月28日凌晨01—02時，臺風(fēng)“煙花”離開江蘇南京進入安徽滁州境內(nèi);7月28日14時，“煙花”繼續(xù)北上到達安徽蚌埠西北一帶。28日當天，臺風(fēng)“煙花”給蘇皖等地帶來了大風(fēng)和降水。本節(jié)利用基于FY-3D/MWRI亮溫反演的地面降水強度，分析“煙花”在陸面造成的降水特征。

圖10給出了基于MWRI反演的臺風(fēng)“煙花”過境時的降水率。從圖10可以看出，7月28日02時，降水主要集中在安徽和江蘇北部，以及江蘇南部區(qū)域;28日14時，雨帶北移，降水則集中在河南東部、江蘇和安徽北部，以及山東中南部區(qū)域。近地面降水強度集中在20 mm/h以下，較大的降水強度分布在臺風(fēng)外圍螺旋雨帶。

為了驗證FY3D/MWRI降水反演的精度，圖11將MWRI反演的臺風(fēng)“煙花”在華東區(qū)域（圖10中黑色矩形框圍成的區(qū)域）的降水率與地面觀測1 h降水量實況進行了對比。總體上，MWRI降水率空間分布和實況較為吻合。但由于MWRI的觀測視場較大（分辨率在25 km），反演結(jié)果較實況偏弱;個別站點降水強度超過40 mm/h（圖11d），F(xiàn)Y-3D/MWRI沒有反演出來，說明衛(wèi)星資料反演較強降水還有一定局限性。另外，MWRI的觀測頻率對弱降水不敏感，在實況降水量較小區(qū)域，反演結(jié)果也存在偏差。

值得說明的是，相較于地面站點觀測，衛(wèi)星具有觀測覆蓋范圍廣的優(yōu)勢。在地面觀測稀疏的區(qū)域（比如海洋、海島、森林、荒原等），衛(wèi)星反演估計是唯一的降水率獲取手段，在天氣預(yù)報業(yè)務(wù)中仍具有顯著的參考意義。

4 結(jié)論和討論

綜合利用Himawari-8、GPM和FY-3D的觀測和產(chǎn)品，從云系、降水三維結(jié)構(gòu)、以及陸面降水率等方面對登陸前、后的臺風(fēng)“煙花”進行了分析，主要有以下結(jié)論：

1）本研究第一次利用靜止衛(wèi)星云產(chǎn)品對臺風(fēng)過程進行了細致分析。Himawari-8衛(wèi)星觀測和產(chǎn)品顯示，臺風(fēng)“煙花”的尺度較大（最大半徑約為350 km）;在登陸前云系螺旋特征顯著，對流深厚、上沖云頂突破16 km高度;登陸后云系結(jié)構(gòu)遭到破壞，以中等對流為主，分布密集但沒有組織性。

2）全球降水測量衛(wèi)星兩次過境分別監(jiān)測到“煙花”在洋面上和登陸之后的形態(tài)。“煙花”在洋面上時液態(tài)水和冰態(tài)水含量豐富、并具有不對稱分布特征，6 km以上高度存在較高濃度的冰粒子;登陸之后液態(tài)水和冰態(tài)水主要集中在臺風(fēng)前進方向的右側(cè)，南北側(cè)的回波頂高差異可達到5 km。

3）基于風(fēng)云三號微波成像儀的陸面降水反演結(jié)果在位置和形態(tài)上與實況比較吻合，但降水強度還是存在一定偏差。總體上看，微波反演的降水率具有一定的預(yù)報意義。

靜止衛(wèi)星和極軌衛(wèi)星等觀測和產(chǎn)品的聯(lián)合使用，彌補了單顆衛(wèi)星觀測在時間和空間上分辨率不足的缺點;可見光、紅外和微波等多波段、主被動相結(jié)合的觀測手段，加強了臺風(fēng)云系變化、內(nèi)部結(jié)構(gòu)演變和降水特征的精細研究。

致謝：中國國家衛(wèi)星氣象中心、中國國家氣象中心、日本氣象衛(wèi)星中心和美國國家航空航天局為本研究提供了數(shù)據(jù)服務(wù);本文在寫作過程中，得到了費建芳教授、鄭媛媛研究員、曾明劍研究員的細致指導(dǎo)和熱心幫助。在此一并感謝！

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Analysis of influence process of Typhoon In-fa （202106） based on satellite remote sensing data

TANG Fei1，2，CHEN Fengjiao3，ZHUGE Xiaoyong1，2，WU Fulang4，YU Lu1，2，YAO Bin1，2

1Key Laboratory of Transportation Meteorology，China Meteorological Administration，Nanjing 210041，China;

2Nanjing Joint Institute for Atmospheric Sciences，Nanjing 210041，China;

3Anhui Meteorological Information Center，Hefei 230031，China;

4Meteorological Station of Ningbo Air Traffic Management Station of CAAC，Ningbo 315154，China

Typhoon In-fa （202106） formed on July 18，2021，and became an extratropical cyclone on July 30，with a life history of 13 d.It affected 14 provinces and cities in eastern China.Its main characteristics are slow moving speed，long retention time on land and large accumulated rainfall.Based on multi-channel observations and products from geostationary meteorological satellites，polar-orbiting meteorological satellites and global precipitation measurement satellites，this paper analyzes the influence process of Typhoon In-fa.Results show that the spatial scale of Typhoon In-fa is large，with the maximum radius of about 350 km.Before landing，the convection is deep and the spiral characteristics of the cloud system are significant.After landing，the cloud system structure is destroyed and the medium convection is densely distributed but unorganized.When Typhoon In-fa is on the ocean surface，the liquid water and ice water are rich and show asymmetric distribution.After landing，the liquid and ice water are mainly concentrated on the right side of forward direction of the typhoon.Based on microwave imager，the retrieved precipitation rate show that the precipitation mainly locates in the spiral rain belt around the typhoon，and the position and area are in good agreement with the observations.Although there is a certain deviation between the estimated precipitation and the observed precipitation，it is still useful for precipitation forecasting，especially in regions where the conventional data are scarce.

Typhoon In-fa;satellite remote sensing;convection;precipitation

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210812001

（責任編輯：張福穎）