氣象臺站臨近預(yù)報(bào)思路和方法

呂招娣 俞飛 段朝紅

摘 要：本文利用雷達(dá)、衛(wèi)星云圖、自動站等監(jiān)測資料分析，臨近預(yù)報(bào)以監(jiān)測為主，外推法為輔，且外推法只適合臨近半小時以內(nèi)使用。通過雷達(dá)與實(shí)況對比分析，結(jié)果表明：強(qiáng)對流發(fā)生在中尺度對流系統(tǒng)中，危害最嚴(yán)重則是強(qiáng)風(fēng)暴。雷達(dá)反射率因子大小與強(qiáng)對流天氣的強(qiáng)弱呈正相關(guān)，反射率越大，強(qiáng)天氣越強(qiáng)。臨近預(yù)報(bào)要做到：（1）實(shí)況監(jiān)測和數(shù)值預(yù)報(bào)相結(jié)合。（2）多種探測手段和數(shù)值預(yù)報(bào)模式相結(jié)合。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)；自動站；強(qiáng)對流；臨近預(yù)報(bào)思路

一、 中尺度對流系統(tǒng)

1.中尺度對流系統(tǒng)分類

強(qiáng)對流天氣的環(huán)流背景很復(fù)雜，深厚的大尺度環(huán)流背景是生成和觸發(fā)中尺度系統(tǒng)重要因子。由于對流系統(tǒng)生命史短、強(qiáng)度變化快，臨近預(yù)報(bào)主要是以監(jiān)測為主，外推法為輔。

（1）對流單體。水平尺度2～20km，生命史30分鐘左右。r尺度對流強(qiáng)度有限，以局地雷陣雨為主。

（2）強(qiáng)對流風(fēng)暴。水平尺度20～200km，生命史3～5小時。β尺度強(qiáng)對流風(fēng)暴與對流單體相比，水平尺度大、持續(xù)時間長，對流發(fā)展更加旺盛，能生成多單體風(fēng)暴、超級單體和颮線，危害最嚴(yán)重。

（3）對流復(fù)合體。水平尺度200～2000km，生命史8小時以上。α尺度對流復(fù)合體，水平尺度最大、持續(xù)時間最長，是造成短時強(qiáng)降水和較大范圍暴雨。

2.對流三個基本條件

（1）必要條件：靜力不穩(wěn)定。層結(jié)不穩(wěn)定，常用對流有效位能CAPE或K指數(shù)等物理量，來分析不穩(wěn)定能量。

（2）充分條件：初始對流的觸發(fā)條件。中尺度對流系統(tǒng)對流的觸發(fā)機(jī)制有地面冷鋒、干線、海陸風(fēng)鋒、邊界層輻合線以及地形輻合等抬升機(jī)制。

（3）維持和發(fā)展條件：一是垂直風(fēng)切變。弱的垂直風(fēng)切變情況下只會出現(xiàn)一種強(qiáng)風(fēng)暴即脈沖風(fēng)暴，強(qiáng)天氣有雷暴大風(fēng)和冰雹和弱龍卷；中等或強(qiáng)的垂直風(fēng)切變，有利對流風(fēng)暴的加強(qiáng)和發(fā)展。

二、 臨近預(yù)報(bào)思路

臨近預(yù)報(bào)以監(jiān)測為主。監(jiān)測內(nèi)容有雷達(dá)、云圖、自動站、閃電定位和風(fēng)廓線等，涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域。雷達(dá)具有分辨率高、回波直觀、獲取的資料多等優(yōu)勢，也是臨近預(yù)報(bào)預(yù)警首選監(jiān)測資料。

1.多普勒雷達(dá)。雷達(dá)獲取的資料較多，如基本反射率、垂直液態(tài)含水量、回波頂高和冰雹指數(shù)等。最常用的是基本反射率（以下用CR表示）。

2.潛在強(qiáng)對流風(fēng)暴。強(qiáng)對流風(fēng)暴有多單體風(fēng)暴、超級單體風(fēng)暴和颮線。S波段雷達(dá)出現(xiàn)三體散射，預(yù)示著風(fēng)暴中存在冰雹。颮線或弓型回波容易產(chǎn)生雷暴大風(fēng)。

（1）三體散射。冰雹和雷暴大風(fēng)環(huán)境場相似，冰雹水汽條件和垂直風(fēng)切變比雷雨大風(fēng)更高。每年3至4月份，是江西冰雹易發(fā)期。在一定的環(huán)流背景下，組合反射率CR>60cbz的強(qiáng)回波，0-6km垂直風(fēng)切變>20m/s、0℃層高度在3500m-4000m之間，-20℃在6500m左右，有利于冰雹的生成。多普勒雷達(dá)PUP中的冰雹指數(shù)、冰雹追蹤信息加以分析。

（2）颮線或弓型回波。雷暴大風(fēng)是一種很窄、極大風(fēng)速17m/s以上的強(qiáng)風(fēng)，并伴隨著雷雨的強(qiáng)對流性天氣。

下圖是一次颮線天氣過程，組合反射率高達(dá)55-60cbz。強(qiáng)回波16時影響宜春市，整體由西南向東北移動，23：34移到玉山，強(qiáng)回波持續(xù)達(dá)七個多小時。贛中以北出現(xiàn)大范圍雷暴和短時強(qiáng)降水。其中有18個市縣出現(xiàn)雷暴大風(fēng)，以鉛山28m/s為最大。短時強(qiáng)降水有68個站出現(xiàn)30-50mm/h、5個站出現(xiàn)50-80mm/h的暴洪。

2018年5月18日20：24-21：48分贛中以北地區(qū)雷達(dá)弓型回波和實(shí)況監(jiān)測

3.衛(wèi)星云圖。衛(wèi)星云圖有極軌衛(wèi)星和靜止衛(wèi)星兩種。靜止氣象衛(wèi)星時間分辨率高，適合應(yīng)用于短時預(yù)報(bào)。

強(qiáng)對流發(fā)生在積雨云中，發(fā)展強(qiáng)盛的積雨云云頂最高最冷，無論是紅外云圖、可見光或水汽云圖，色調(diào)最白。成熟的積雨云云體較大，結(jié)構(gòu)最密實(shí)呈團(tuán)狀。紅外云圖上的云頂亮溫TBB值，能反映對流云團(tuán)發(fā)展的高度，可用來預(yù)報(bào)強(qiáng)對流天氣。

4.自動站資料。自動站探測資料，時間分辨率一次/分鐘。作用：1）通過氣象要素的變化，判斷天氣系統(tǒng)是否過境。2）使用風(fēng)向風(fēng)速加密資料，判斷輻合線和觸發(fā)條件等。自動站資料時空分辨率很高，但空間疏密不均，且受地表狀態(tài)、海拔高度等影響，資料局地性強(qiáng)，代表性復(fù)雜。

5.閃電定位系統(tǒng)。閃電定位系統(tǒng)獲取適時閃電信息、閃電發(fā)生區(qū)域和未來的影響區(qū)域、未來閃電的強(qiáng)度、能量及可能造成的災(zāi)害等信息，用正、負(fù)閃顯示。通常正閃強(qiáng)度比負(fù)閃強(qiáng)，強(qiáng)雷電多發(fā)生在正閃區(qū)內(nèi)。

6.風(fēng)廓線雷達(dá)。風(fēng)廓線雷達(dá)提供以風(fēng)場為主的多種數(shù)據(jù)產(chǎn)品。風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)為暖平流，風(fēng)向隨高度逆轉(zhuǎn)為冷平流。對流層中上干冷、下層暖濕的大氣不穩(wěn)定層結(jié)，有利對流發(fā)展。

三、臨近預(yù)報(bào)方法

1.外推法。短時預(yù)報(bào)方法以模式數(shù)值預(yù)報(bào)為主，臨近預(yù)報(bào)則以外推法為主，外推法只適合臨近半小時之內(nèi)使用，超過半小時，外推法精準(zhǔn)度低。臨近預(yù)報(bào)要做到兩個結(jié)合：1）實(shí)況監(jiān)測和數(shù)值預(yù)報(bào)相結(jié)合。2）多種探測手段和中尺度數(shù)值模式相結(jié)合。

2.模式數(shù)值預(yù)報(bào)。數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品分辨率為3小時/次，廣泛應(yīng)用于預(yù)報(bào)實(shí)踐中。常用的數(shù)值預(yù)報(bào)診斷產(chǎn)品有：EC細(xì)網(wǎng)絡(luò)、NCEP和GRAPES等，主要涵蓋動力、熱力、水汽和強(qiáng)對流四部分的參數(shù)。

四、結(jié)語

1.對流發(fā)展的基本條件是靜力不穩(wěn)定、對流觸發(fā)條件、垂直風(fēng)切變和水汽條件。

2.臨近預(yù)報(bào)思路是實(shí)時監(jiān)測為主，外推法為輔。原因是中尺度對流系統(tǒng)生命史短、突發(fā)性強(qiáng)、回波強(qiáng)度變化快，短時預(yù)報(bào)精確率不高。

3.基本反射率大小與強(qiáng)對流天氣呈正相關(guān)，反射率越大，強(qiáng)天氣越強(qiáng)。颮線或弓型回波是雷暴大風(fēng)的重要特征；S波段雷達(dá)出現(xiàn)三體散射長汀，預(yù)示風(fēng)暴中存在大冰雹。

4.臨近預(yù)報(bào)方法是外推法。外推法只適合臨近半小時之內(nèi)。可根據(jù)雷達(dá)回波強(qiáng)中心的移向、移速和天氣實(shí)況進(jìn)行綜合分析，制作臨近預(yù)報(bào)。及時發(fā)布?xì)庀箢A(yù)警信號，做好氣象服務(wù)。

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