快速應對強對流天氣監(jiān)測預警服務技術方法

吳自越 謝潔 陳旭

摘 要：本文從強對流天氣發(fā)生發(fā)展機制入手，分析研究并歸納總結了常見的強對流天氣短時預報相關技術指標，以氣象行業(yè)職業(yè)技能競賽監(jiān)測預警服務考試項目為例，總結出基層工作人員如何快速判斷強對流天氣類型、落區(qū)以及預警信息發(fā)布和服務材料撰寫過程中需要注意哪些細節(jié)。

關鍵詞：強對流；技術指標；預警信息；服務材料

中圖分類號：S16 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190415068

基金項目：南京市氣象局自立科研項目“縣級綜合業(yè)務疑難問題指導手冊”（項目編號：NJ201908）引言

強對流天氣是指發(fā)生突然、天氣劇烈、破壞力極大，常伴有雷雨大風、冰雹、龍卷風、局部強降雨等強烈對流性的災害天氣。強對流天氣種類多、危害大、發(fā)生發(fā)展機制復雜，造成人員和財產(chǎn)傷害嚴重，越來越引起各級氣象工作者和專家的關注。特別是2016年6月23日江蘇鹽城阜寧發(fā)生龍卷風災害后，基層人員如何對強對流天氣進行監(jiān)測預警服務成為關注的重點。

2007年起，全國氣象行業(yè)職業(yè)技能競賽每年舉辦1屆，在當前各級業(yè)務競賽常態(tài)化的形勢下，如何加強競賽能力建設，在競賽中取得優(yōu)異成績，是一項重要的新課題。從2016年全國氣象行業(yè)職業(yè)技能競賽開始首次增加監(jiān)測預警服務項目考試內(nèi)容，意在增強縣級基層氣象工作人員對強對流天氣類型的判斷、落區(qū)、預警信息的發(fā)布以及服務材料的撰寫的能力。本文以氣象行業(yè)職業(yè)技能競賽監(jiān)測預警服務項目考試題目為例，分析總結基層應對強對流天氣監(jiān)測預警服務需要注意哪些細節(jié)。

1 前期準備

計算機的準備工作非常重要，PUP軟件作為日常業(yè)務和考試專用軟件，其安裝和使用非常重要。業(yè)務人員應熟悉PUP軟件的安裝技巧、注冊方法和系統(tǒng)設置。WORD軟件也需要按照考試要求安裝相應版本，以防WORD版本不一致而導致最終服務材料格式出現(xiàn)偏差，從而造成不必要的扣分。

PUP軟件的設置過程中，特別需要注意的是資料目錄的設置務必做到簡潔，軟件目錄層數(shù)過多將會使計算機讀取資料時造成死機，將資料壓縮包解壓到計算機某盤符根目錄下是非常合適的。一般情況下考試會提供2個及以上的雷達站數(shù)據(jù)，目錄設置到數(shù)據(jù)文件上上層，也就是雷達站名的上一層，方便在搜索資料時快速切換雷達資料，提高看圖效率。

對每一個需要用到的資料都應該在軟件設置中設置好地圖和地名顯示，特別是行政區(qū)劃的設置，可以幫助快速找到站點，也將對后面撰寫預警信息和服務材料提供幫助。

需要注意的是雷達數(shù)據(jù)資料均為世界時，而預警信號發(fā)布以及服務材料撰寫都要求使用北京時，必須做好時差的換算。

2 強對流天氣的判斷

日常工作和考試中所考察的強對流天氣，一般分為以下幾種：1h降水量≥20mm的短歷時強降水；直徑大于20cm的大冰雹；有雷雨時，瞬時風速≥17.2m/s的雷暴大風，對于出現(xiàn)龍卷的情況，一般也涵蓋在雷暴大風中進行考察。強對流天氣類型的判斷是該項目考試的基礎，如何快速準確的判斷站點可能出現(xiàn)的強對流天氣類型至關重要。下面將就環(huán)境場和雷達資料兩方面進行分析，以找出最合適在考試中使用的技術指標。

2.1 環(huán)境場分析

相對于分析雷達圖而言，其實對環(huán)境場的分析更為重要，大部分強對流天氣類型通過分析環(huán)境場都可以得到大致結論。因此首先來就強對流天氣發(fā)生發(fā)展的環(huán)境場做一個分析。

2.1.1 強對流天氣氣候特征和時空分布特征

中國降雹的天氣條件具有明顯的季節(jié)變化特征[1]，尤其以4—7月最多，并且隨時間由南向北推移。就江蘇而言3—4月冷暖空氣交綏激烈，是冰雹的集中期，并多伴有雷暴大風，進入5月后冰雹發(fā)生概率大為下降，究其原因為0℃層相對較高，冰雹在下降過程中易融化。6月中旬進入梅雨季，長江中下游多短歷時強降水天氣，東北地區(qū)進入冰雹和雷暴大風的高峰期，7月中旬—后半旬隨著副高第2次北抬，華北進入多雨少雹期的伏汛期，期間多伴有雷暴大風，8月隨著副高脊線繼續(xù)北進，長江流域由于受夏季熱淚與和臺風強降水影響，短歷時強降水出現(xiàn)頻率增強，秋季隨著副高減弱東退，東部地區(qū)水汽來源減少，華北和東北受東北冷渦影響冰雹和雷雨大風再次增多，但已罕見短歷時強降水。

2.1.2 造成強對流天氣的大尺度天氣系統(tǒng)分析

造成北方強對流天氣的大尺度天氣系統(tǒng)[2]主要有以下4類：冷渦型、高空低槽型、槽（渦）后西北氣流型和切變線型。其中冷渦型分為2種：當冷渦位于45°N以北，往往容易造成冰雹和雷暴大風天氣，當?shù)蜏u位于45°以南時易造成短歷時強降水。高空低槽型利于雷暴大風的發(fā)生和發(fā)展。槽（渦）后西北氣流型產(chǎn)生冰雹和雷暴大風的概率僅次于冷渦型，短歷時強降水發(fā)生概率較低。切變線型出現(xiàn)冰雹和雷暴大風的概率較少，短歷時強降水的概率也不高。

造成南方強對流天氣的大尺度天氣系統(tǒng)[2]主要有以下6類：靜止鋒切變型、高空冷渦型、低槽冷鋒型、氣旋波動型、熱帶低值型和副高邊緣型。靜止鋒切變型易產(chǎn)生較大的降水，高空冷渦型和低槽冷鋒型較易產(chǎn)生冰雹、龍卷和雷暴大風等強烈天氣，氣旋波動型易產(chǎn)生短歷時強降水和雷暴大風天氣，熱帶低值型多發(fā)生在7-9月，以強降水為主，偶有雷暴大風和冰雹，副高邊緣型則多易產(chǎn)生強降水和雷暴大風。

2.2 探空資料分析

對探空資料的分析也能較好的對強對流天氣判斷提供幫助，探空資料圖上可以得到T-lnP圖、0℃和-20℃層高度、Cape值、K指數(shù)、SI指數(shù)、LI指數(shù)、垂直風切變等物理量指標。對強對流天氣環(huán)境條件綜合分析[1]可知對流大風的形成主要取決于層結穩(wěn)定性和垂直風切變，其層結不穩(wěn)定度和垂直風切變強度高于短歷時強降水，與冰雹相比對流層中層干（700～500hPaT-Td>6℃），即T-lnP圖上呈現(xiàn)明顯喇叭口形狀（圖1）；短歷時強降水要求對流層中低層有較高的濕度，700hPa濕度大，T-Td≤4℃，K指數(shù)≥32℃，有一定的層結不穩(wěn)定和垂直風切變（圖2）；冰雹要求有合適的0℃和-20℃層高度，一般情況下0℃高度在2.5～5.6km之間，-20℃層在5.5～8.5km之間，且有超過7.5km的負溫區(qū)，0℃到-20℃層的厚度≥2.8km；CAPE值≥1000J/kg，要產(chǎn)生大冰雹更需要有強垂直風切變（15-20m/s）以上（圖3）。

根據(jù)所給資料的時間、天氣形勢的分析和探空資料，可以對可能發(fā)生的強對流天氣有一個預估。

2.3 雷達圖分析

在掌握了環(huán)境場分析的技巧后，對雷達資料的分析也很重要。對于冰雹天氣而言，反射率因子特征有以下幾點：高懸的強反射率因子核心：一般情況下冰雹云的最大反射率因子值都大于45dBZ，且垂直擴展到- 20℃層以上；低層弱回波區(qū)和中高層回波懸垂（圖4），有界弱回波區(qū)、V形缺口和鉤狀回波都是比較有效的冰雹預警指標（圖5）；垂直累積液態(tài)含水量（VIL）：VIL值達到45kg/m2的風暴能產(chǎn)生1.9cm以上的冰雹，特別是達到55kg/m2以上的風暴，能產(chǎn)生超過3cm的冰雹（圖6）VIL與風暴頂高度之比超過4g/m3，幾乎都會產(chǎn)生大冰雹；三體散射：一般比較難觀測到，一旦觀測到三體散射說明一定有大冰雹（圖6）。而PUP自帶的冰雹發(fā)生概率指數(shù)（POH）產(chǎn)品空報率較高，不能作為出現(xiàn)冰雹的充分條件，但作為起報條件是比較合適的。

對于短歷時強降水而言，相對高的降水率和較長的持續(xù)時間至關重要，一般來說35dBZ的強回波在統(tǒng)一地點維持超過1h，就很容易產(chǎn)生20mm/h的降雨量，統(tǒng)計強回波維持了幾個體掃可以大致估算出降水量。除此以外1h累計降水（OHP）產(chǎn)品，也可以很方便的對降水量進行估測。通過以上2點，是否出現(xiàn)短歷時強降水是比較好判斷的。

雷暴大風是相對比較難把握的強對流天氣，通過弓形回波和陣風鋒經(jīng)過的區(qū)域可以比較直觀的推斷雷暴大風（圖7），疊加中氣旋產(chǎn)品和相對速度圖上的底層大風速區(qū)，也可以幫助預測對應站點的風速[3]。

3 預警信息發(fā)布中的注意點

監(jiān)測預警服務項目考試中的預警信息發(fā)布題型主要考察的是考生對預警信息發(fā)布用語的熟悉情況，答題中需要注意的是在日常工作中，業(yè)務人員往往按照中國氣象局第16號令中所規(guī)定的預警信號發(fā)布標準來進行預警信號發(fā)布工作，有的考卷中會明確要求按照所提供的標準進行預警信息內(nèi)容的撰寫，需要認真分辨。除此以外還存在一個容易被忽視的要點，那就是某地區(qū)并沒有達到強冰雹標準，但出現(xiàn)了冰雹天氣現(xiàn)象，需要發(fā)布相應的冰雹預警信號。預警信息內(nèi)容的撰寫中，還需要注意是以市級氣象臺站還是縣級氣象臺站身份來進行發(fā)布。如果是市級氣象臺發(fā)布的預警信息，其下屬所轄縣內(nèi)出現(xiàn)災害性天氣，也需要進行預警信息發(fā)布，言語措辭中可以使用大部分地區(qū)或部分地區(qū)。

4 服務材料撰寫中的注意點

撰寫服務材料的過程中除了不能有錯別字以外，還需要注意題目要求撰寫的是哪個站點所在地的服務材料，文中是否提及相應的制作、簽發(fā)、審稿以及相關地理信息和服務信息內(nèi)容，所有提及的內(nèi)容在服務材料中均要涉及。服務內(nèi)容要突出何時何地將受何種災害，將會造成多大的損失，以及對應災害的防御方法，需要注意與前面所預報的災害性天氣相一致。抬頭需要注意期號、發(fā)布時間以及簽發(fā)是否齊全，落款需要注意呈送報是否合適，整體要做到內(nèi)容簡潔明了、格式美觀統(tǒng)一。

5 總結

PUP軟件和WORD軟件安裝和設置要合理，軟件使用要熟悉。根據(jù)環(huán)境場和探空資料可以很好地對可能發(fā)生的強對流天氣進行預判。雷達資料的產(chǎn)品的合理運用可以快速對發(fā)生的強對流天氣進行定性。預警信息發(fā)布要注意發(fā)布標準，言語措辭要簡介凝練。服務材料的撰寫要注意涵蓋相關信息。

6 結語

作為氣象服務中至關重要的工作，監(jiān)測預警服務工作必須得到相當?shù)闹匾?，加深對該業(yè)務的技術方法研究，不斷促進我國氣象業(yè)務的發(fā)展。參考文獻

[1] 章國材.強對流天氣分析與預報[M].北京：氣象出版社，2011：48-71.

[2] 姚學祥.天氣預報技術與方法[M].北京：氣象出版社，2011：134-137.

[3] 俞小鼎.多普雷天氣雷達原理與業(yè)務應用[M].北京：氣象出版社，2006：149-179.