雷暴與強對流臨近天氣預(yù)報技術(shù)探討

王安琦 曹永哲 王太然 李慶國

摘要 雷暴和強對流天氣會影響人們的正常生活，合理應(yīng)用臨近天氣預(yù)報技術(shù)探討地區(qū)天氣變化情況，可推進國家減災(zāi)防災(zāi)技術(shù)的進步。氣象工作人員應(yīng)重視臨近天氣預(yù)報技術(shù)的創(chuàng)新與管理，結(jié)合現(xiàn)階段天氣預(yù)報技術(shù)的應(yīng)用情況落實可靠的實踐方案，總結(jié)數(shù)值預(yù)報的應(yīng)用需求?；诖?，探討了雷暴與強對流臨近天氣預(yù)報技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 雷暴;強對流;臨近天氣預(yù)報

中圖分類號：P457 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）10–0081–02

臨近天氣預(yù)報可預(yù)測出某一地區(qū)6 h內(nèi)的天氣變化情況，有利于發(fā)現(xiàn)惡劣天氣對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的不利影響。氣象工作人員應(yīng)重視雷暴和強對流天氣的發(fā)生幾率，在人為預(yù)報、客觀監(jiān)控、信息化技術(shù)的支持下，統(tǒng)籌各個地區(qū)的雷達數(shù)據(jù)，預(yù)測出不同地區(qū)環(huán)境、氣象的云圖分布，進而在多維度的預(yù)測、監(jiān)控中控制雷暴和強對流天氣的不利影響。

1 雷暴天氣臨近天氣預(yù)報技術(shù)

雷暴多發(fā)于春季和夏季，發(fā)生原因是大氣層內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在云和地面之間出現(xiàn)放電現(xiàn)象，且不同結(jié)構(gòu)存在一定的電位差，導(dǎo)致該地區(qū)伴隨有強降雨、大風(fēng)等現(xiàn)象。為了更好地預(yù)防雷暴天氣對各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響，可利用臨近天氣預(yù)報技術(shù)進行探查與預(yù)測。具體可從以下3個方面進行評估。

（1）分析雷暴氣象的誘發(fā)原因，包括垂直氣象層的穩(wěn)定性問題及靜力問題。氣象工作人員需結(jié)合探空資料、天氣情況及云層的穩(wěn)定性，分析大氣中垂直層的狀態(tài)特征。但現(xiàn)階段探空數(shù)據(jù)的結(jié)果需從多個時間段匯總，重視采集與評估不同時間段的天氣特征，了解出現(xiàn)雷暴天氣時當(dāng)?shù)販囟?、濕度的變化?guī)律，以便在露點監(jiān)控中統(tǒng)計地面、云層的氣流參數(shù)。地面區(qū)域的探空區(qū)域曲線指標(biāo)為原值，可及時對曲線指標(biāo)進行修正，也可使用衛(wèi)星定位、衛(wèi)星云圖分析的方式探查云層的運動狀態(tài)，判斷雷雨的發(fā)生時間。通過定期更新衛(wèi)星云圖統(tǒng)計云層情況，預(yù)測出雷雨天氣狀況[1]。

（2）地面氣體也會出現(xiàn)一定的揮發(fā)情況，氣象工作人員需結(jié)合雷暴觸發(fā)原因進行評估，重點監(jiān)控地形分布、重力變化情況以及邊界層的特點，從而在更好地預(yù)測、預(yù)知分析期間了解吉林龍井地區(qū)的日照環(huán)境及坡面生態(tài)狀況。例如，向陽面出現(xiàn)上坡風(fēng)時，應(yīng)分析當(dāng)?shù)氐撵o力條件及水汽含量，判斷出山脊區(qū)域雷暴的發(fā)生幾率;在急流地形出現(xiàn)力場不穩(wěn)定的情況時，也同樣會出現(xiàn)雷暴天氣情況，氣象工作人員應(yīng)結(jié)合重力波的特點分析雷暴觸發(fā)原因，結(jié)合重力波的發(fā)生情況確定雷暴與邊界層之間的關(guān)系，得到邊界層周圍的輻合線位置情況，若能量混在反射層下端，那么邊界區(qū)域出現(xiàn)雷暴的概率較大?？傊?，雷暴天氣預(yù)測應(yīng)結(jié)合重力波的波動情況、邊界層特點進行，從而分析出雷暴天氣的可能發(fā)生時間。

（3）雷暴天氣的消散也可使用臨近天氣預(yù)報技術(shù)進行監(jiān)控，期間應(yīng)分析雷暴天氣與輻合線之間的關(guān)系，結(jié)合底層輻合情況確定雷暴的加強時間，若邊界層與云線接觸，表示雷暴天氣可在穩(wěn)定的空間內(nèi)逐漸減退，淡出流邊界層。氣象工作人員應(yīng)結(jié)合積云情況進行專業(yè)、合理地判斷，進而得到氣象數(shù)據(jù)。另外，雷暴天氣也會出現(xiàn)移動情況，氣象工作人員可運用自動化管理模式探查、追蹤、辨識出流體的變化情況，在辨識不同方向的追蹤需求的過程中確定三維雷暴單體質(zhì)心分析技術(shù)的需求。因此，云層轉(zhuǎn)移可利用交叉相關(guān)追蹤回波（TREC）技術(shù)進行監(jiān)控，了解實際天氣的變化特征。

2 強對流天氣臨近天氣預(yù)報技術(shù)的應(yīng)用

強對流天氣是指當(dāng)?shù)貧庀蟪霈F(xiàn)突發(fā)性的、強度劇烈性的、生命周期短暫性的破壞性天氣，發(fā)生過程中會伴隨強降雨、大風(fēng)、龍卷風(fēng)等。在強對流天氣的預(yù)測中，氣象工作人員還應(yīng)分析該氣象對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響，如可能會出現(xiàn)的冰雹、洪澇、地震等災(zāi)害。一旦出現(xiàn)此類氣象，不僅會導(dǎo)致短期供電不足，還會影響水利設(shè)施的正常工作，造成設(shè)備損壞。

（1）利用信息化技術(shù)及天氣雷達技術(shù)，在人工探查輔助的過程中對臨近天氣情況進行評估，同時在分析、預(yù)警的基礎(chǔ)上考察天氣變化與風(fēng)速流量、風(fēng)向之間的關(guān)系，可進一步利用雷達探查當(dāng)?shù)靥鞖猸h(huán)境。其中，工作人員應(yīng)當(dāng)合理應(yīng)用衛(wèi)星云圖，結(jié)合不同氣流層的特點檢查冰雹、大風(fēng)、強降雨等氣象持續(xù)時間。

（2）強對流天氣監(jiān)控中應(yīng)使用高分辨率、高精準度的預(yù)測模式，分析風(fēng)場、風(fēng)暴環(huán)境參數(shù)特點，期間應(yīng)結(jié)合天氣預(yù)報的周期印證，監(jiān)控期間提高天氣預(yù)報內(nèi)容及數(shù)據(jù)的準確度[2]。氣象工作人員可應(yīng)用循環(huán)性、自動化系統(tǒng)更新模式進行數(shù)值分析，依據(jù)天氣研究與預(yù)報模式（The Weather Research and Forecasting Model，WRF）進行持續(xù)性作業(yè)，同時在系統(tǒng)的環(huán)境分析中，探討天氣預(yù)報參數(shù)及地面溫度和濕度的特征。WRF系統(tǒng)可利用自動化控制模式分析0～3 km高度下的風(fēng)向、溫度、能量遞減情況，可方便工作人員結(jié)合現(xiàn)有的數(shù)據(jù)指標(biāo)分析出臨近天氣的時空分辨率屬性。

工作人員應(yīng)利用高分辨率的預(yù)測及控制模式，在3 h內(nèi)確定同化系統(tǒng)的支持方式，可在三維系統(tǒng)的支持下采集、總結(jié)、評估、監(jiān)控地面區(qū)域的觀測資料，方便進一步開展空間領(lǐng)域的探查操作，為強對流天氣預(yù)報的數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析提供專業(yè)、準確的數(shù)據(jù)支持。

3 基于雷暴與強對流臨近天氣預(yù)報技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用措施

3.1 重視核心技術(shù)的優(yōu)化與研發(fā)

重視臨近天氣預(yù)報技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新，了解龍井地區(qū)的夏季和冬季的最高溫度和最低溫度，結(jié)合發(fā)達國家對氣象預(yù)測的管控方式及干預(yù)方式，在革新控制技術(shù)的過程中提高氣象預(yù)測的準確性。氣象工作人員應(yīng)給予精細化控制和全面的管理監(jiān)控，分析氣象預(yù)報的特點及處理要求，采用雷達掃描、自動化軟件進行云層屬性、類別的監(jiān)控，全面提升信息處理、雷暴天氣以及強對流天氣的預(yù)測效率，方便工作人員在短期優(yōu)化中確定符合災(zāi)害性天氣的處理計劃。

3.2 建立體系化的干預(yù)方式

建立體系化臨近天氣預(yù)報干預(yù)方式，利用地面監(jiān)控、衛(wèi)星監(jiān)控、衛(wèi)星云層控制的模式，分析地面及云層中的信息屬性，以便在共享資源的過程中建立準確的數(shù)據(jù)優(yōu)化平臺。例如在天氣預(yù)報時效性的鞏固和延長處理過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)應(yīng)用高分辨率、高精準度的雷達控制模式，探查雷達、衛(wèi)星修通的天氣信息，尤其是要探查風(fēng)暴氣象及雷達回波的時效時間，能不斷提高雷達中的信息精準度。例如可將回饋結(jié)果與回波的外推指標(biāo)相聯(lián)合，依據(jù)6 h內(nèi)雷暴對流特征進行預(yù)測，再結(jié)合1 h內(nèi)和6 h內(nèi)的反饋數(shù)據(jù)進行整合，特別是要利用高分辨率的控制模式進行管理監(jiān)控。具體應(yīng)當(dāng)注意以下2個方面。

（1）應(yīng)當(dāng)收集龍井地區(qū)的環(huán)境、氣象、生態(tài)情況，結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕邓闆r及風(fēng)力指標(biāo)確定降水系統(tǒng)的預(yù)報模型，同時在強化天氣預(yù)報精準度的過程中統(tǒng)計降水系統(tǒng)、氣旋、短波以及輻合等特征指標(biāo)，可全面提升天氣尺度的準確性。

（2）應(yīng)當(dāng)統(tǒng)籌不同地區(qū)的海拔情況，根據(jù)雷陣雨的發(fā)生時間確定數(shù)值的融合方式，期間應(yīng)當(dāng)注意使用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)統(tǒng)籌衛(wèi)星雷達的特征數(shù)據(jù)，同時在高分辨率的控制支持下提升臨近天氣預(yù)報的精準度。一旦觸發(fā)災(zāi)害性天氣預(yù)警時，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)?shù)谝粫r間在關(guān)聯(lián)性平臺進行反映與說明，標(biāo)識出強對流或雷暴天氣的形成原因，方便后期對氣象災(zāi)害的防控管理[3]。

4 結(jié)束語

氣象工作人員應(yīng)明確雷暴和強對流天氣的臨間天氣預(yù)報技術(shù)要點，結(jié)合龍井地區(qū)的環(huán)境、生態(tài)、氣象情況進行預(yù)測，確定符合標(biāo)準的反饋方式及分析方式，同時在關(guān)聯(lián)性的管理協(xié)調(diào)下提高氣象技術(shù)管理的科學(xué)性，建立系統(tǒng)的防控體系及處理方式，全面提高臨近天氣預(yù)報技術(shù)的精準度。

參考文獻

[1] 龍佳明，吳丹玲，黃諾思.對流天氣預(yù)報中的環(huán)境場條件分析[J].農(nóng)家參謀，2020 （5）：132.

[2] 張小玲，楊波，盛杰，等.中國強對流天氣預(yù)報業(yè)務(wù)發(fā)展[J].氣象科技進展， 2018，8（3）：8-18.

[3] 姜瑩.短時臨近天氣預(yù)報在農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2019 （11）：50-51.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Discussion on Thundersto-rm and Severe Convection Weather Prediction Techn-ology

WANG An-qi et al（Longjing Meteor-ological Bureau of Jilin Province， Longjing， Jili 133400）

Abstract Thunderstorms and severe convective weather will affect people's normal life. The reasonable application of near-weather forecasting technology to explore regional weather changes can promote the progress of national disaster reduction and prevention technology. Meteorological staff should pay attention to the innovation and management of weather forecasting technology， implement reliable practical plans based on the application of weather forecast technology at this stage， and summarize the application requirements of numerical forecasting. Based on this， this article discussed the application of near-weather forecasting techniques for thunderstorms and strong convection.

Key words Thunderstorm; Strong conve-ction; Approaching weather forecast