解析基于接近度概念的強(qiáng)對流天氣預(yù)報方法

殷麗霞（甘肅省氣象局，甘肅　蘭州　730030）

解析基于接近度概念的強(qiáng)對流天氣預(yù)報方法

殷麗霞
（甘肅省氣象局，甘肅蘭州730030）

本文首先對強(qiáng)對流天氣預(yù)報的重要性進(jìn)行分析，并對接近度概念在強(qiáng)對流天氣預(yù)報中應(yīng)用的理論基礎(chǔ)和具體應(yīng)用展開研究與分析，為接近度概念在強(qiáng)對流天氣預(yù)報中的應(yīng)用提供資料參考。

接近度概念；強(qiáng)對流；天氣預(yù)報；方法

天氣預(yù)報對人們的生產(chǎn)和生活作用巨大，但由于天氣預(yù)報是通過應(yīng)用大氣變化規(guī)律和近期天氣形勢對未來一段時間內(nèi)的天氣進(jìn)行預(yù)測，因而其準(zhǔn)確度一直很難保證。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異的今天，天氣預(yù)報準(zhǔn)確度得到了顯著的提升。但對于強(qiáng)對流天氣和的天氣預(yù)報準(zhǔn)確度一直比較低，強(qiáng)對流天氣預(yù)報已經(jīng)成為擺在全世界氣象預(yù)報工作者面前的重要課題。

一、強(qiáng)對流天氣預(yù)報的重要性分析

強(qiáng)對流天氣時指發(fā)生突然、天氣劇烈、破壞力極強(qiáng)的，并伴有雷雨大風(fēng)、冰雹、龍卷風(fēng)和局部降雨的對流行災(zāi)害天氣。強(qiáng)對流天氣多發(fā)生于小尺度的天氣系統(tǒng)，是由于空氣在小空間內(nèi)劇烈垂直運(yùn)動導(dǎo)致的。正因如此，強(qiáng)對流天氣空間尺度小，變化劇烈，運(yùn)用現(xiàn)有的天氣預(yù)分析技術(shù)很難對其進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。但強(qiáng)對流天氣一旦出現(xiàn)，會帶來巨大的風(fēng)害、澇害、冰雹等自然災(zāi)害，并且還容易出現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)和龍卷風(fēng)。這對城市居民的生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的影響，并且會帶來巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。為了提高強(qiáng)對流天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性，各國行業(yè)專家十分重視對強(qiáng)對流天氣的研究，近年來其分析技術(shù)更是進(jìn)步顯著。

二、接近度概念在強(qiáng)對流天氣預(yù)報中的應(yīng)用的理論基礎(chǔ)

基于接近度概念的強(qiáng)對流天氣預(yù)報方法，在世界范圍內(nèi)應(yīng)用比較廣泛。作為一種比較成熟并被應(yīng)用于實(shí)際的強(qiáng)對流天氣分析方法，雖然其準(zhǔn)確性也受到一定的質(zhì)疑，但相比于現(xiàn)代科技掌握的天氣分析方法，仍然有著無可比擬的技術(shù)優(yōu)勢。接近度概念的強(qiáng)對流天氣分析中的應(yīng)用，是基于人們對自然現(xiàn)象的觀察和理解。一般而言，強(qiáng)對流天氣的發(fā)生源于一定的氣象觸發(fā)系統(tǒng)和天氣背景，從微觀上研究則表示強(qiáng)對流天氣的出現(xiàn)會有著比較接近的氣象要素和對流參數(shù)時空分布表現(xiàn)。只要能夠?qū)?qiáng)對流天氣的這種為微觀氣象和條件分布進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，就能夠找到強(qiáng)對流天氣發(fā)生的規(guī)律，并幫助氣象分析人員抓住強(qiáng)對流天氣表現(xiàn)的普遍條件。

因此，接近度概念在強(qiáng)對流天氣分析中的應(yīng)用，是基于大量數(shù)據(jù)整理和分析基礎(chǔ)上的，雖然這種方法并不能準(zhǔn)確、可靠的對強(qiáng)對流天氣進(jìn)行分析，但卻是一種切實(shí)可行的有效方法。在強(qiáng)對流天氣分析中，應(yīng)用接近度概念時不僅需要對歷史發(fā)生的強(qiáng)對流天氣資料進(jìn)行宏觀比對和研究，在微觀上還要進(jìn)行量化分析與研究。其中比較經(jīng)典的要素包括熱力、動力、水汽等條件，只要對這些條件建立系統(tǒng)的參考序列，有助于我們建立數(shù)值模型，通過對天氣現(xiàn)狀的帶入來找到強(qiáng)對流天氣發(fā)生和其表現(xiàn)類型的臨界點(diǎn)，從而對強(qiáng)對流天氣所帶來的結(jié)果進(jìn)行預(yù)報。

三、接近度概念在強(qiáng)對流天氣分析中的具體應(yīng)用

（一）氣候基態(tài)的扣除

大自然對于人類來講仍然充滿著神秘，雖然我們的模型分析和大氣分析技術(shù)不斷進(jìn)步，但天氣的變化莫測總是給天氣分析工作帶來困難。在強(qiáng)對流天氣分析中應(yīng)用接近度概念，雖然能夠比較準(zhǔn)確的預(yù)測天氣，但所建立的模型卻受到時間、地理和空間等因素的影響，雖然能夠預(yù)測強(qiáng)對流災(zāi)害的發(fā)生，但所有的預(yù)測卻不一定都能夠成為現(xiàn)實(shí)。這是由于天氣系統(tǒng)的出現(xiàn)和強(qiáng)度變化實(shí)際上是大氣結(jié)構(gòu)、屬性相對于氣候常態(tài)的一種偏移，這種偏移會不會導(dǎo)致氣象災(zāi)害的發(fā)生，卻與特定地區(qū)某段時間大氣變化的情況有關(guān)聯(lián)。而地球上任何地區(qū)的大氣都是在動態(tài)變化的，如果僅僅憑借參數(shù)來分析天氣，雖然參數(shù)上與某些強(qiáng)對流天氣發(fā)生時吻合，但如果偏離氣候常態(tài)的異常程度不同，也并非一定會發(fā)生相同或相似的強(qiáng)對流天氣。

為此，在強(qiáng)對流天氣分析中應(yīng)用接近度概念，我們還要對氣候基態(tài)進(jìn)行扣除，綜合氣象參數(shù)和氣象基態(tài)偏離程度建立數(shù)學(xué)模型，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)對流天氣氣象分析可靠性的提高。而在氣候基態(tài)的計(jì)算中，需要排出人為月份劃分所帶來的突變和過長時段平均會弱化基態(tài)的問題，并以當(dāng)日為中心，前后一周為時間半徑來逐日得到氣候基態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對強(qiáng)對流天氣更準(zhǔn)確的分析。

（二）權(quán)重的分配

由于強(qiáng)對流天氣對不同對流參數(shù)表現(xiàn)出不同的敏感性，如何取舍就需要分配給每個參數(shù)不同的權(quán)重。實(shí)踐表明，一個對流參數(shù)能否有效表征對流天氣的特征，并在業(yè)務(wù)上有較強(qiáng)的可用性，在具有明確物理意義的條件下，應(yīng)該具備兩個基本特征。歧義就是這個參數(shù)能夠在強(qiáng)對流和非強(qiáng)對流天氣或期后平均太間表現(xiàn)出明顯的差異性，而差異性越大，則說明對強(qiáng)對流天氣的指示意義越大。另一個特征是，其自身要相對穩(wěn)定在一個濕度的區(qū)間，不能有較大的波動，以降低在使用上遇到的困難。將需要納入?yún)⒖夹蛄械母鲗α髦笖?shù)構(gòu)成的幾何為待評價方案幾何，通過對強(qiáng)對流氣象發(fā)生時各對流指數(shù)和非強(qiáng)對流天氣或與氣候基平均太差異做為效益型指標(biāo)，能夠提高強(qiáng)對流天氣分析的準(zhǔn)確度。

（三）數(shù)據(jù)處理

比較序列的來源一般要求定點(diǎn)和定分辨率，以保證分析模型的準(zhǔn)確性。在空間上要統(tǒng)一空間分辨率，只有這樣才能使接近度計(jì)算的數(shù)據(jù)更科學(xué)，并且具有普遍性。但由于參考序列、比較序列和氣候基態(tài)中對流參數(shù)量綱、單位不同，因此在接近度計(jì)算嵌需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

（四）接近度計(jì)算

接近度計(jì)算包括模糊近度、海明接近度、形態(tài)接近度、灰色關(guān)聯(lián)接近度、定比接近度等，在當(dāng)前強(qiáng)對流天氣分析中最長用的就是模糊接近度、形態(tài)接近度和定比接近度。模糊數(shù)學(xué)方法在氣象上應(yīng)用比較早，其計(jì)算方法和理論都比較成熟。而形態(tài)接近度則是通過數(shù)據(jù)曲線的形態(tài)比對進(jìn)行分析，這種分析方法量化性差，但分析結(jié)果較為準(zhǔn)確。定比接近度則偏重對流參數(shù)在序列中的權(quán)重分析，這種比對方法具有廣泛的應(yīng)用前景。

綜上所述，接近度概念在強(qiáng)對流天氣分析中的應(yīng)用相比于其他分析方法更為有效，該方法已經(jīng)在國內(nèi)氣象分析中得到應(yīng)用，并取得了較好的成果。實(shí)踐證明，接近度概念的額強(qiáng)對流氣象分析具有較好的發(fā)展前景。隨著社會各界對氣象預(yù)報準(zhǔn)確度要求的不斷提高，我們必須不斷優(yōu)化和創(chuàng)新氣象分析技術(shù)與方法，提高強(qiáng)對流天氣預(yù)報的準(zhǔn)確度。只有這樣，才能為社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

[1]倪麗霞,王建英,陶林科,等.加密自動站資料在吳忠強(qiáng)對流天氣預(yù)報中的應(yīng)用[J].寧夏工程技術(shù),2014,13(2):102-107.

[2]曾明劍,張備,吳海英,等.基于接近度概念的強(qiáng)對流天氣預(yù)報方法研究[J].高原氣象,2015,34(5):1357-1368.

（編輯：魏翔）

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2016-7-7

殷麗霞（1982-），甘肅酒泉人，國家一級播音員，主要從事播音主持工作。