研究人员开发出一种通过水汽测量风力的算法。
研究人员利用美国国家海洋和大气管理局的两颗业务运行卫星，获取了水汽移动数据。
这种新方法有望帮助预测飓风和风暴等极端天气事件。
研究人员开发出一种通过水汽测量风力的算法。
风速和风向为预测天气模式提供线索。事实上，风会促使水汽聚集，从而影响云的形成。
这种新方法有望帮助预测飓风等极端天气事件飓风和风暴。
发表于期刊《地球物理研究快报》的这项研究首次提供了热带和中纬度地区水平风垂直分布的数据。研究人员利用美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的两颗业务运行卫星，获取了水汽移动数据。NOAA是负责天气预报的联邦机构。
研究报告合著者、亚利桑那大学气候动力学与水文气象合作中心主任曾新斌表示，风会将大气中的其他一切联系在一起，包括云、气溶胶、水汽、降水和辐射。但风在某种程度上仍难以捉摸。
曾新斌说：“我们过去从未真正了解风。我是说，这是最后的前沿。这就是我感到兴奋的原因。”
曾新斌说，得益于更先进的算法，研究人员得以估算同一地点不同高度的水平风，而不再局限于单一高度。他说：“十年前这是做不到的。”
风力测量曾新斌解释说，通常有三种不同的风力测量方法。第一种是使用无线电探空仪：这是一套仪器，悬挂在直径6英尺的气球下方。探空仪上的传感器测量风速和风向，并测量大气压、温度和相对湿度。
曾新斌说，无线电探空气球的缺点在于成本。每次放飞的费用可能约为400至500美元，而且一些地区（如非洲和亚马逊雨林）的探空站数量有限。他还说，另一个局限是海洋上没有无线电探空仪。
曾新斌说，另一种测风方法是利用云顶，也就是云层可见上部所在的高度。天气专家通过地球静止卫星数据追踪云顶移动，从而监测一个高度上的风速和风向。
但曾新斌说，云顶大多数时候位于地表以上2英里以下或4.5英里以上，具体取决于云层是低云还是高云。这意味着通常无法获得地表以上2至4.5英里之间的风力信息。
曾新斌说，激光雷达（lidar，即光探测与测距）能够精确测量不同高度的风的运动，并提供非常优质的数据。但他补充说，激光雷达只能沿一条垂直“帘幕”获取测量结果，通常测量的是东西方向的风。
曾新斌说，如今，为了研究空气质量和火山灰扩散等直接受风影响的议题，专家会使用天气预报模型，整合来自不同来源的测量数据，而不是直接测量风。但他说，下雨时模型的输出结果不够准确。
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在这项新研究中，曾新斌和他的团队没有使用模型数据，而是采用了由两颗NOAA卫星记录的水汽移动数据。这两颗卫星沿同一方向运行，间隔50分钟，并通过红外辐射探测水汽移动。
尽管人眼无法察觉大气中水汽的细微移动，曾新斌研究团队成员、论文第一作者阿米尔·奥耶德却利用图像处理能力更强的机器学习算法追踪水汽。
曾新斌说：“几十年来，人们一直说，必须让云顶或水汽移动足够多，才能看出图案的差异。但现在，我们不需要这样做了。”
曾新斌说：“数据的分辨率较粗，像素大小为100公里。这项研究展示了我们正在推进的未来卫星任务的可行性；我们希望该任务能提供10公里分辨率的数据。”
曾新斌及其在其他机构的合作者计划推进一项新的卫星风力观测任务。他们设想结合水汽移动数据与风力激光雷达的测量结果，从整体上改进风力测量。
来源：亚利桑那大学
