近日，我校遥感与测绘工程学院2018级硕士研究生文一朵利用全球卫星导航系统（GNSS）监测台风获得新进展，以第一作者在国际重要二区遥感期刊《Remote Sensing》上发表论文，其导师金双根教授为通讯作者。
我国毗邻西北太平洋，每年台风频繁发生，台风过境常伴随大风和暴雨或特大暴雨等强对流天气，是自然灾害的一种，对我国人口密集和经济发达的东部沿海地区造成巨大的人员伤亡和财产损失。因此，加强台风的监测和预报，是减轻台风灾害的重要措施。然而传统的地基和气象卫星观测存在时间和空间分辨率低等问题，很难准确实时监测和预报台风动态变化过程。随着全球卫星导航系统（GNSS）的快速发展，特别是美国全球定位系统（GPS）和中国北斗卫星导航系统（BDS），一台接收机可以接收10-30颗卫星信号，可以实时获得高时空分辨率电离层总电子含量（TEC），进而估计台风引起的电离层扰动传播特征，以及可能的台风风眼位置和低层大气-电离层耦合过程。作者利用密集的地基GNSS观测（图1）估计了2018年7月10日5级超强台风Maia经过东海引起的电离层扰动传播特征，并进一步获得了扰动模式和分布特征，包括扰动周期、速度和方向等。
图1：地基GNSS观测站和台风路径
图2为卫星PRN02和PRN06观测在10:00-12:00UTC滤波后的TEC变化时间序列，可以清楚地获得电离层扰动时间与台风风眼和电离层穿刺点距离之间的线性关系，其电离层扰动传播速度分布为118.09m/s和186.17m/s，并分析了电离层扰动序列频谱特征，发现中心频率约为1.6mHz，均在重力波的速度和频率范围内。进一步研究发现该电离层扰动主要是由低层强台风运动激发的大气重力波传播到电离层引起的。后续将进一步利用GNSS电离层扰动特征估计台风风眼位置动态变化信息和影响范围。因此，GNSS为监测台风提供了一种新手段，具有重要的科学意义和应用价值。同时，从低层大气气象活动（以台风为例）研究电离层扰动过程和机制，有助于进一步完善电离层活动预报系统。
图2：滤波后TEC变化随时间和离风眼距离分布图。黑色虚线表示拟合的扰动传播速度，颜色条表示TEC变化大小。