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

張松 曹廣彬 易家云

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，氣象的科技也不斷精進(jìn)，大眾對氣象預(yù)報(bào)技術(shù)的服務(wù)不斷提高其準(zhǔn)確率。近天氣預(yù)報(bào)的內(nèi)容集中在雷暴天氣，同時(shí)對強(qiáng)對流，降水，暴風(fēng)雪，沙塵暴和天空云等天氣現(xiàn)象也存在涉獵行為。雷暴和強(qiáng)對流是最具代表性的天氣現(xiàn)象。基于此種背景，本文詳細(xì)研究了這兩種天氣現(xiàn)象，并且在主觀預(yù)測和客觀算法的基礎(chǔ)上，采用其他天氣預(yù)警技術(shù)進(jìn)一步補(bǔ)充說明，以達(dá)到改善未來天氣識別的效能。

關(guān)鍵詞：雷暴;強(qiáng)對流;臨近天氣預(yù)報(bào)

強(qiáng)對流天氣的產(chǎn)生涉及到多個(gè)方面，是-一個(gè)非常復(fù)雜的物理過程，如出現(xiàn)強(qiáng)對流，周邊大氣壓、風(fēng)、溫度以及濕度等各要素，就會(huì)呈現(xiàn)出垂直梯度和水平梯度等劇烈的變化。在強(qiáng)對流天氣引起周邊各因素發(fā)生進(jìn)一步變化的過程中，會(huì)與環(huán)境產(chǎn)生相互性的作用，由此促進(jìn)雷暴的發(fā)生。為及時(shí)預(yù)見此現(xiàn)象，并降低危害，改進(jìn)雷暴與強(qiáng)對流臨近天氣預(yù)報(bào)技術(shù)，就顯得十分必要。

一、雷暴天氣的預(yù)報(bào)展開

1.什么是雷暴天氣

雷暴是受雷聲影響的深雨對流天氣現(xiàn)象。產(chǎn)生它的因素是靜態(tài)不穩(wěn)定性，以及水蒸氣和升力觸發(fā)，并且風(fēng)速和高度變化之間存在密切關(guān)系。在本文的目標(biāo)是利用衛(wèi)星的高分辨率，進(jìn)行可見光云圖的發(fā)展掌握，并特別描述深度濕對流的可能性。為了研究升力觸發(fā)機(jī)制對雷暴的影響，可以通過連續(xù)升力來升高地面氣體塊，并克服對流抑制能量到自由對流的高度。當(dāng)兩條會(huì)聚線連接時(shí)，很可能會(huì)在附近發(fā)生雷暴。

2.雷暴天氣的加強(qiáng)和消散

雷暴的加強(qiáng)受到不同因素的共同影響，其決定性因素主要有以下幾個(gè)一、兩個(gè)或者多個(gè)雷暴的集合;二、雷暴與出流邊界保持緊密相連的狀態(tài)，促使少數(shù)雷暴出現(xiàn)持續(xù)性升高的現(xiàn)象;三、積云或輻合線，影響出流邊界，導(dǎo)致雷暴強(qiáng)度不斷加強(qiáng);四、與雷暴保持聯(lián)系的低層幅合強(qiáng)度不斷變大。雷暴存在加強(qiáng)的現(xiàn)象，必然也會(huì)有消散的時(shí)候。雷暴消散受到以下幾個(gè)因素的影響。第一、雷暴邊界以及雷暴跟出流距離的增加;第二、在相對穩(wěn)定的區(qū)域內(nèi)，有效位能的逐漸消失，判斷雷暴是否存在于相對穩(wěn)定的區(qū)域，可利用探空曲線進(jìn)行觀察;第三、雷暴尺度，在雷暴尺度和強(qiáng)度具有正比例的變化趨勢，并且雷暴周邊的輻合線會(huì)促進(jìn)雷暴消散。

二、強(qiáng)對流天氣的預(yù)報(bào)展開

1.什么是強(qiáng)對流

強(qiáng)對流天氣是指直徑在20mm以上的冰雹、任何級別的龍卷以及17m/s以上的雷暴大風(fēng)和導(dǎo)致暴洪的對流性暴雨。強(qiáng)對流天氣的臨近預(yù)報(bào)主要通過天氣雷達(dá)來傳播，同時(shí)，地面觀測、衛(wèi)星云圖以及閃電定位和人工目擊報(bào)告等，也是密不可分的一部分內(nèi)容。強(qiáng)對流天氣的主要特征表現(xiàn)在：首先，低層反射率因子核心偏向于某一側(cè)，并伴隨著梯度比較大的運(yùn)動(dòng);其次，回波頂位于低層強(qiáng)反射率因子梯度區(qū)域，或弱回波區(qū)的上空;再次，低層出現(xiàn)比較明顯的暖濕氣流缺口。臨近預(yù)報(bào)技術(shù)中，借鑒發(fā)達(dá)國家的技術(shù)，能夠大幅度地降低強(qiáng)對流天氣的虛警率，進(jìn)一步加強(qiáng)了對強(qiáng)對流天氣臨近預(yù)報(bào)的指數(shù)。

2.雷暴和多種強(qiáng)對流風(fēng)暴

基于垂直切變條件下，對流有效位變化越大，雷暴以及強(qiáng)對流風(fēng)暴的發(fā)生可能性就越高。當(dāng)對流風(fēng)暴上升氣流比較強(qiáng)時(shí)，發(fā)生強(qiáng)冰雹天氣的可能性隨之增加，另外當(dāng)紅外云圖上的“V”形特征增強(qiáng)時(shí)，就可以明顯地判斷出冰雹、雷暴大風(fēng)或者是龍卷天氣的種類區(qū)分，這些現(xiàn)象也都會(huì)伴隨著強(qiáng)對流天氣出現(xiàn)。雷暴大風(fēng)的形成是由雷暴內(nèi)氣流強(qiáng)烈下沉，配合靜力不穩(wěn)定、氣流以及抬升觸發(fā)機(jī)制，雷暴大風(fēng)的臨近預(yù)警天氣現(xiàn)象是采用多普勒天氣雷達(dá)回波來進(jìn)行近預(yù)警。龍卷，它屬于對流風(fēng)暴產(chǎn)生的最猛烈的天氣現(xiàn)象，也帶給人們最沉重的損失，通常在我國的江淮的梅雨期，大部分條件下與暴雨相伴，龍卷的臨近預(yù)警分析，基于多普勒天氣雷達(dá)來探測，中氣旋是常出現(xiàn)的情況。伴隨著中氣旋越靠近地面的運(yùn)動(dòng)趨勢，發(fā)生龍卷的概率也隨之升高，風(fēng)暴中上層存在強(qiáng)烈的上升氣流，而輻散中心恰好在龍卷發(fā)生處。暴洪是強(qiáng)對流發(fā)生率高且危害性最強(qiáng)的天氣現(xiàn)象，暴洪的臨近天氣預(yù)報(bào)表現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先確定每個(gè)子流域內(nèi)的降水閥值是否在當(dāng)天超過所需，第二是對每個(gè)子流域內(nèi)的降水來判斷對流行暴雨的發(fā)生幾率。前者要與具體的地貌體征以及前期降水做關(guān)聯(lián)分析，后者要針對超過當(dāng)天暴洪閥值的可能性進(jìn)行估計(jì)分析，二者相互配合才能夠得到準(zhǔn)確的數(shù)值。

三、研發(fā)雷暴與強(qiáng)對流臨近天氣監(jiān)測預(yù)報(bào)技術(shù)

在現(xiàn)階段的發(fā)展和應(yīng)用中，天氣預(yù)報(bào)是測量雷暴與強(qiáng)對流的主要方法。天氣預(yù)報(bào)的結(jié)果的是預(yù)報(bào)員在已有客觀條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行主觀分析的成果。掌握雷暴分類與強(qiáng)對流天氣的預(yù)報(bào)技術(shù)，需要?dú)庀箢A(yù)報(bào)員具備各方面的綜合能力，在滿足已有參考數(shù)據(jù)的審核下，依據(jù)自身工作經(jīng)驗(yàn)的實(shí)際檢驗(yàn)和物理量的統(tǒng)計(jì)分析，作為播報(bào)天氣的重要參考條件。關(guān)于氣象預(yù)報(bào)的使用技術(shù)，早在201 1年就已進(jìn)行指導(dǎo)汛期的試驗(yàn)研究，在實(shí)際中發(fā)揮出相應(yīng)的效果，贏得了大范圍進(jìn)行推廣的先決條件。針對不同的地理?xiàng)l件和時(shí)空內(nèi)容，依據(jù)天氣預(yù)報(bào)分類技術(shù)就能夠有效區(qū)別其中的差異，但為更好地應(yīng)用于實(shí)際，并提高之后工作中的準(zhǔn)確率，還需進(jìn)一步加強(qiáng)研究深入，并不斷完善和改進(jìn)。

在對雷暴與強(qiáng)對流臨近天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行簡要分析后，就需要采取相應(yīng)的措施改進(jìn)這方面的技術(shù)，促使其能夠在實(shí)際中發(fā)揮出應(yīng)有的作用。 在研究的基礎(chǔ)上，可將多源觀測技術(shù)與強(qiáng)對流臨近天氣監(jiān)測技術(shù)相互融合，以此來推動(dòng)現(xiàn)有技術(shù)的改良。借助瞬時(shí)風(fēng)速、閃電、雨量、雷達(dá)圖形等資料，采用雷達(dá)以及多普勒，進(jìn)行高分辨數(shù)值分析，不僅可以加快更新近風(fēng)暴的環(huán)境參數(shù);而且與雷達(dá)回波外推結(jié)合，能夠達(dá)到延長預(yù)報(bào)時(shí)效的作用。在加快更新近風(fēng)暴環(huán)境參數(shù)中，采用更新循環(huán)系統(tǒng)，可以滿足逐時(shí)分析的需要，觀測到12小時(shí)內(nèi)的天氣變化狀況。

四、結(jié)語

預(yù)報(bào)技術(shù)由此可見在工作生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，研究分析并觀察我國大氣特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)對流的表現(xiàn)是不可避免的分析方面，而強(qiáng)對流與雷暴產(chǎn)生密不可分。在雷暴天氣中，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對邊界層輻合線和地形的數(shù)據(jù)監(jiān)測以及類型探究;在強(qiáng)對流天氣預(yù)測中，以案例為基礎(chǔ)，建立回歸方程探究不失為一種準(zhǔn)確的途徑。如此一來，天氣預(yù)報(bào)員就能夠加深對雷暴強(qiáng)化與消散的理解。

參考文獻(xiàn)：

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