雷暴與強(qiáng)對(duì)流臨近天氣預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)展

羅等弟

摘 要：在當(dāng)今社會(huì)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與天氣狀況聯(lián)系日益緊密，社會(huì)各界對(duì)于天氣預(yù)報(bào)服務(wù)質(zhì)量的要求正在不斷提升。在我國(guó)，對(duì)于雷暴與強(qiáng)對(duì)流臨近天氣進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，更是減少惡劣天氣帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡的重要手段。近年來(lái)，相關(guān)天氣預(yù)報(bào)技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，在此基礎(chǔ)上，本文將對(duì)國(guó)內(nèi)外雷暴與強(qiáng)對(duì)流臨近天氣預(yù)報(bào)技術(shù)的最新研究進(jìn)展進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：雷暴；強(qiáng)對(duì)流天氣；臨近天氣預(yù)報(bào)技術(shù)；進(jìn)展

當(dāng)今國(guó)際上對(duì)于雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行預(yù)測(cè)的主要方式，是應(yīng)用各種氣象衛(wèi)星對(duì)于大氣活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并做出科學(xué)分析。由于雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣往往會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡，這就使得推進(jìn)相關(guān)氣象預(yù)報(bào)技術(shù)的進(jìn)步顯得尤為重要。對(duì)于雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行臨近預(yù)報(bào)，是減少其帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失，避免人員傷亡的重要途徑。

一、國(guó)內(nèi)外臨近天氣預(yù)報(bào)技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者在進(jìn)行雷暴與強(qiáng)對(duì)流臨近天氣預(yù)報(bào)的研究過程中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)此類天氣狀況形成機(jī)理的與預(yù)報(bào)技術(shù)的深入了解與全面掌握，主要是以風(fēng)暴體作為主要研究對(duì)象。在此基礎(chǔ)上，利用當(dāng)今較為成熟的雷達(dá)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的科學(xué)分析，并通過專業(yè)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行氣象模型的建立，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣更深層次的分析研究。

而在國(guó)外，相關(guān)領(lǐng)域的專家為達(dá)到對(duì)雷暴與強(qiáng)對(duì)流等惡劣天氣進(jìn)行更加準(zhǔn)確可靠的預(yù)報(bào)的目的，在以往天氣預(yù)報(bào)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)今先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，研究開發(fā)出了TREC算法與COTREC算法，后者在國(guó)外已經(jīng)進(jìn)行了廣泛實(shí)際應(yīng)用，并取得了良好的天氣預(yù)測(cè)效果。當(dāng)然，我國(guó)在COTREC算法的實(shí)際應(yīng)用上也取得了一定成效，擁有較為豐富的應(yīng)用其進(jìn)行雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)報(bào)的經(jīng)驗(yàn)。

除此之外，當(dāng)今國(guó)際上最新的臨近天氣預(yù)報(bào)技術(shù)為概念模型預(yù)報(bào)技術(shù)，這種天氣預(yù)報(bào)技術(shù)在進(jìn)行實(shí)際天氣預(yù)報(bào)的過程中，氣象預(yù)報(bào)人員需要通過雷達(dá)對(duì)于各種氣象數(shù)據(jù)處理進(jìn)行收集整理，并結(jié)合氣象衛(wèi)星所獲取的大氣云圖進(jìn)行綜合分析。在此基礎(chǔ)上，借助專業(yè)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行氣象模型的建立，并構(gòu)建出NCAR系統(tǒng)。這種全新的對(duì)于雷暴與強(qiáng)對(duì)流臨近天氣預(yù)報(bào)技術(shù)能夠有效提升天啟預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度，更好地滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)于天氣預(yù)報(bào)的高要求。

二、雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)技術(shù)最新進(jìn)展

縱觀當(dāng)今國(guó)內(nèi)外對(duì)于雷暴與強(qiáng)對(duì)流臨近天氣預(yù)報(bào)技術(shù)的最新進(jìn)展，主要包括以下三種較為先進(jìn)的天氣預(yù)報(bào)技術(shù)。

1.SCIT天氣預(yù)報(bào)技術(shù)

SCIT天氣預(yù)報(bào)技術(shù)，主要是通過對(duì)于單體風(fēng)暴進(jìn)行有效識(shí)別跟蹤，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。在應(yīng)用SCIT技術(shù)進(jìn)行氣象預(yù)報(bào)的過程中，首先應(yīng)該根據(jù)單體風(fēng)暴的具體狀況，在計(jì)算系統(tǒng)中進(jìn)行大小有序的閾值設(shè)定。在此基礎(chǔ)上，對(duì)于所有的單體雷暴進(jìn)行識(shí)別跟蹤，通過計(jì)算獲取雷暴的中心坐標(biāo)數(shù)值。然后再利用雷達(dá)與氣象衛(wèi)星所獲取的雷暴之前的運(yùn)動(dòng)途徑，進(jìn)行位置的比較，并以此預(yù)報(bào)短期內(nèi)雷暴運(yùn)動(dòng)的具體途徑，以提高對(duì)于雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣臨近預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

目前，西方部分專家為了進(jìn)一步提高對(duì)于雷暴與強(qiáng)對(duì)流臨近天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度，還以SCIT為核心算法，將其融入WSR-88D中。而我國(guó)天氣預(yù)報(bào)人員在對(duì)雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中，則以SCIT為基礎(chǔ)算法，對(duì)于單體風(fēng)暴進(jìn)行運(yùn)動(dòng)路徑的跟蹤，并通過融入STI臨近天氣預(yù)報(bào)技術(shù)，有效加強(qiáng)了對(duì)于雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，較大程度上減少了惡劣天氣帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡。通過國(guó)內(nèi)外對(duì)于SCIT天氣預(yù)報(bào)技術(shù)的各種綜合利用我們可以看出， SCIT算法能夠幫助天氣預(yù)報(bào)人員實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)測(cè)，今后如果能對(duì)其進(jìn)行深入研究，對(duì)于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)各種天氣狀況具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

2.TREC天氣預(yù)報(bào)技術(shù)

TREC進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)的主要途徑，是通過雷達(dá)跟蹤技術(shù)，對(duì)于不同天氣狀況呈現(xiàn)出來(lái)的流型圖像進(jìn)行分析跟蹤。目前，TREC在雷暴與強(qiáng)對(duì)流臨近天氣的預(yù)報(bào)主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。一是進(jìn)行TREC技術(shù)研發(fā)的初衷，就是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣各種氣象數(shù)據(jù)的綜合處理。所以目前在對(duì)該技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用中，是要是借助其較為完善的圖像處理體系，獲取更加可靠的大氣圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)于惡劣天氣的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。正是在此種目的之下，氣象預(yù)報(bào)專家建立了TREC天氣算法。在應(yīng)用TREC算法進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)的過程中，工作人員需要將需要通過交叉算法對(duì)于某一角度雷達(dá)波進(jìn)行分析處理，借助雷達(dá)波反饋的氣象數(shù)據(jù)對(duì)于雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣的行進(jìn)路徑進(jìn)行跟蹤。再通過TREC算法將獲取的數(shù)據(jù)成為圖像，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于天氣狀況的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

二是在TREC技術(shù)的基礎(chǔ)上，還進(jìn)一步衍生出了CTREC技術(shù)，該技術(shù)主要應(yīng)用于對(duì)雷暴與強(qiáng)對(duì)流氣團(tuán)垂直坐標(biāo)的計(jì)算。在應(yīng)用這種技術(shù)對(duì)雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，需要工作人員將雷達(dá)所獲取的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合整理，并將雷達(dá)跟蹤區(qū)域的氣象狀況以像素的形式在圖像中加以表現(xiàn)。對(duì)于像素圖像的大小尺寸應(yīng)該將其限定在已和合理范圍之內(nèi)，以提升雷達(dá)回波的分辨率，增強(qiáng)天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

3.TITAN天氣預(yù)報(bào)技術(shù)

TITAN，即雷暴識(shí)別跟蹤分析與鄰近預(yù)報(bào)技術(shù)，該技術(shù)與SCIT技術(shù)的相似之處，是在進(jìn)行天氣預(yù)測(cè)的過程中，都是利用對(duì)流風(fēng)暴的外推系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)。TITAN進(jìn)行天氣預(yù)測(cè)的主要方式，是以雷達(dá)探測(cè)到的雷暴或?qū)α魈鞖獾拇怪弊鴺?biāo)為基礎(chǔ)，對(duì)于單體雷暴的回波強(qiáng)度與體積進(jìn)行規(guī)定，具體數(shù)值為回波強(qiáng)度在35 db z以上，體積在50M3以上。

此外，TITAN的適用性較廣，在單部雷達(dá)與多部雷達(dá)上都可以進(jìn)行應(yīng)用。TITAN技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)，就是其對(duì)于單體雷暴的識(shí)別效率與準(zhǔn)確度都很高。應(yīng)用該技術(shù)不僅能獲取單體雷暴的中心坐標(biāo)，還能通過計(jì)算機(jī)軟件模擬其在水平面上的投影面積，進(jìn)而獲得雷暴的產(chǎn)生區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)于惡劣天氣狀況的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。近年來(lái)，天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域的專家學(xué)者對(duì)于TITAN技術(shù)進(jìn)行了不斷的改進(jìn)，使得雷暴投影的獲取方式由原來(lái)的橢圓獲取轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)今的多邊形獲取方式，這對(duì)于提升對(duì)于單體雷暴的識(shí)別率具有重要意義。

三、結(jié)語(yǔ)

當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展離不開對(duì)于惡劣天氣狀況的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，在我國(guó)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)是天氣預(yù)報(bào)工作的當(dāng)務(wù)之急。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于雷暴與強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)技術(shù)的研究已經(jīng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，其中應(yīng)用最為廣泛有效的天氣預(yù)報(bào)技術(shù)包括SCIT天氣預(yù)報(bào)技術(shù)、TREC天氣預(yù)報(bào)技術(shù)以及 TITAN天氣預(yù)報(bào)技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，我們還應(yīng)不斷努力，創(chuàng)新天氣預(yù)報(bào)技術(shù)，提升天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性，減少惡劣天氣帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡。

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