龍卷預(yù)報(bào)預(yù)警體系建設(shè)
——?dú)庀蟋F(xiàn)代化的前沿挑戰(zhàn)

■ 姚聃

龍卷因其較小的尺度和較短的持續(xù)時(shí)間而成為天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系中難以監(jiān)測(cè)預(yù)警的災(zāi)害性天氣系統(tǒng)?？梢哉f(shuō)，龍卷的預(yù)報(bào)預(yù)警是氣象現(xiàn)代化進(jìn)程中面臨的難以克服而又必須面對(duì)的重要課題。不過(guò)，龍卷預(yù)警并非無(wú)法實(shí)現(xiàn)。具體而言，實(shí)現(xiàn)途徑主要有兩條，一是基于以雷達(dá)為核心的觀測(cè)系統(tǒng)針對(duì)超級(jí)單體和鉤狀回波開(kāi)展識(shí)別和追蹤，二是基于高分辨率（風(fēng)暴尺度）數(shù)值產(chǎn)品開(kāi)展龍卷發(fā)生潛勢(shì)預(yù)報(bào)。以雷達(dá)為核心的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)在準(zhǔn)確性方面優(yōu)于數(shù)值模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品，可以更準(zhǔn)確更有效地針對(duì)龍卷落區(qū)和持續(xù)時(shí)間進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)警，但其依賴(lài)于已發(fā)生的超級(jí)單體和中氣旋，在預(yù)報(bào)時(shí)效上往往難以保證。而數(shù)值模式產(chǎn)品的適當(dāng)引入則可以彌補(bǔ)這一不足，完善龍卷監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警體系。在這方面，美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)給了我們一些啟示，我國(guó)氣象部門(mén)也已經(jīng)在不斷摸索中取得了一些進(jìn)展。

1 需求帶來(lái)發(fā)展——從美國(guó)的龍卷預(yù)警談起

美國(guó)的龍卷及災(zāi)害性天氣預(yù)警體系由預(yù)警（watch）和警報(bào)（warning）兩個(gè)部分組成。龍卷預(yù)警是指在未來(lái)2～8 h會(huì)有龍卷發(fā)生，包括了多龍卷和單一強(qiáng)龍卷的可能性，也包括大冰雹和災(zāi)害性強(qiáng)風(fēng)的潛在威脅。龍卷預(yù)警是由位于俄克拉何馬州Norman市的美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心（NCEP）下屬的風(fēng)暴預(yù)報(bào)中心（SPC）統(tǒng)一發(fā)布，目標(biāo)區(qū)域包括美國(guó)全境，不受到州和區(qū)域的限制。龍卷警報(bào)是指已經(jīng)觀測(cè)到強(qiáng)天氣過(guò)程的發(fā)生，即使沒(méi)有發(fā)生龍卷，但是龍卷發(fā)生的可能性已經(jīng)很大。龍卷警報(bào)是由美國(guó)各地的基層氣象臺(tái)直接發(fā)布的。預(yù)警的發(fā)布主要是基于當(dāng)前已有的雷達(dá)觀測(cè)資料和風(fēng)暴目擊志愿者的目擊觀測(cè)，范圍往往比較具體。

預(yù)警和預(yù)報(bào)的發(fā)布主要是依靠媒體。在美國(guó)，電視、互聯(lián)網(wǎng)、天氣軟件等都對(duì)龍卷災(zāi)害高度重視。在龍卷預(yù)警發(fā)布后，公眾可以在天氣軟件的手機(jī)客戶(hù)端獲得推送消息，主流媒體也會(huì)通過(guò)各種形式進(jìn)行提醒。在龍卷警報(bào)發(fā)布后，覆蓋地區(qū)迅速拉響警笛（包括城鎮(zhèn)戶(hù)外區(qū)域和公共建筑內(nèi)部），同時(shí)手機(jī)會(huì)通過(guò)小區(qū)廣播形式強(qiáng)制向所有用戶(hù)推送警報(bào)，確保公眾可以迅速獲取信息并及時(shí)撤離。這是一種快捷有效的預(yù)警信息發(fā)布方案。此外，對(duì)于危險(xiǎn)性極大的過(guò)程（較大概率發(fā)生EF2及以上級(jí)別龍卷），會(huì)發(fā)布“特別危險(xiǎn)情況”（PDS）警報(bào)。

由于美國(guó)公眾和媒體對(duì)于龍卷等災(zāi)害性天氣的特殊關(guān)注，各大電視臺(tái)（而不只是天氣頻道）都會(huì)將龍卷天氣過(guò)程作為突發(fā)性事件進(jìn)行全程報(bào)道，在雷暴發(fā)生之后就會(huì)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)直播向公眾播發(fā)災(zāi)害性天氣系統(tǒng)的最新進(jìn)展。電視臺(tái)會(huì)將自己擁有最出色的天氣解說(shuō)員、最精彩的現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)暴追逐資料作為品牌競(jìng)爭(zhēng)力，使得公眾可以實(shí)時(shí)查看到當(dāng)前強(qiáng)風(fēng)暴的最新進(jìn)展。這一現(xiàn)象促使美國(guó)公眾在加強(qiáng)安全意識(shí)的同時(shí)，擁有了豐富的科普知識(shí)，了解龍卷天氣的成因、危害以及緊急避險(xiǎn)措施，同時(shí)也保證了社會(huì)不會(huì)對(duì)于龍卷的突然發(fā)生毫無(wú)準(zhǔn)備。

2 推動(dòng)龍卷業(yè)務(wù)提高的基石——美國(guó)春季預(yù)報(bào)試驗(yàn)

美國(guó)龍卷的高發(fā)區(qū)域是素有“龍卷走廊”之稱(chēng)的中部大平原地區(qū)，高發(fā)時(shí)間為春季，特別集中在5月。針對(duì)這一特征，春季預(yù)報(bào)試驗(yàn)（SFE）應(yīng)運(yùn)而生。該試驗(yàn)是由美國(guó)國(guó)家海洋大氣管理局（NOAA）開(kāi)展的“危險(xiǎn)性天氣試驗(yàn)基地”（HWT）的重要組成部分，旨在測(cè)試強(qiáng)風(fēng)暴預(yù)報(bào)的新技術(shù)與新方法。春季預(yù)報(bào)試驗(yàn)由NOAA下屬的氣象科研部門(mén)美國(guó)國(guó)家強(qiáng)風(fēng)暴實(shí)驗(yàn)室（NSSL）和NCEP下屬的氣象業(yè)務(wù)部門(mén)SPC共同舉辦，既是科研成果向業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)化的平臺(tái)，也是業(yè)務(wù)需求向科研反饋的媒介。通過(guò)科研與業(yè)務(wù)的結(jié)合，科學(xué)家與預(yù)報(bào)員在春季預(yù)報(bào)試驗(yàn)的框架下，提高了對(duì)強(qiáng)風(fēng)暴災(zāi)害的科學(xué)理解和業(yè)務(wù)水平。春季試驗(yàn)是一個(gè)系統(tǒng)性的龍卷預(yù)報(bào)預(yù)警試驗(yàn)平臺(tái)，會(huì)有來(lái)自不同機(jī)構(gòu)的眾多集合預(yù)報(bào)模式參與高分辨率區(qū)域數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，每年都會(huì)有改進(jìn)版本的新方案、新模式加入試驗(yàn)，測(cè)試預(yù)報(bào)效果。同時(shí)，SPC會(huì)組織來(lái)自各地的專(zhuān)家學(xué)者、預(yù)報(bào)員以及研究生參與試驗(yàn)。試驗(yàn)參與者的工作是基于全部觀測(cè)產(chǎn)品和試驗(yàn)平臺(tái)中的高分辨率區(qū)域模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)報(bào)和評(píng)估。這是科研與業(yè)務(wù)結(jié)合的范例。這既保證了每天的預(yù)報(bào)都能有大量的信息和討論，同時(shí)又可以根據(jù)試驗(yàn)參與者反饋的信息對(duì)于模式效果進(jìn)行評(píng)估，從而獲知下一年的改進(jìn)方向。美國(guó)的業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)模式正是在這樣的框架下，在每一年龍卷季的失敗與成功中不斷完善。

春季預(yù)報(bào)試驗(yàn)的核心任務(wù)包括實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)與評(píng)估檢驗(yàn)兩部分。其中，評(píng)估檢驗(yàn)部分是實(shí)現(xiàn)科研與業(yè)務(wù)結(jié)合的關(guān)鍵因素，也是春季試驗(yàn)的特色所在。在試驗(yàn)過(guò)程中，專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)會(huì)在每日針對(duì)前一天數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的效果進(jìn)行主觀評(píng)估和模式檢驗(yàn)。模式研發(fā)團(tuán)隊(duì)會(huì)針對(duì)參與試驗(yàn)的模式產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)估問(wèn)題，對(duì)比不同模式的效果差異，考察新技術(shù)和新方案的改進(jìn)效果。在每年的春季試驗(yàn)結(jié)束之后，模式研發(fā)團(tuán)隊(duì)還將對(duì)當(dāng)年全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)性客觀評(píng)估，并于專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)的主觀評(píng)估效果一起進(jìn)行綜合分析，以確定下一年度技術(shù)方案的取舍和改進(jìn)方向。最后，根據(jù)評(píng)估反饋結(jié)果改進(jìn)后的新版模式系統(tǒng)將進(jìn)入下一年度春季試驗(yàn)的預(yù)報(bào)與評(píng)估，開(kāi)始新一輪的測(cè)試、評(píng)估和改進(jìn)周期，以實(shí)現(xiàn)不斷推動(dòng)模式研發(fā)及業(yè)務(wù)應(yīng)用的目標(biāo)。

春季預(yù)報(bào)試驗(yàn)項(xiàng)目正式啟動(dòng)于2000年。通過(guò)春季試驗(yàn)的合作平臺(tái)，預(yù)報(bào)員提升了對(duì)模式產(chǎn)品釋用的理解，而模式研發(fā)人員則加深了對(duì)數(shù)值模式在預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中的應(yīng)用和需求的認(rèn)識(shí)?；诋?dāng)年試驗(yàn)的反饋信息，主辦者明確了下一年度試驗(yàn)的主要關(guān)注點(diǎn)和具體科學(xué)問(wèn)題，即數(shù)值模式能否更有效地應(yīng)用于對(duì)流觸發(fā)、強(qiáng)度和演變過(guò)程的預(yù)報(bào)，而不再只依賴(lài)于觀測(cè)資料本身?？蒲腥藛T的加入促進(jìn)了預(yù)報(bào)員對(duì)數(shù)值模式可靠性和準(zhǔn)確性的理解。兩項(xiàng)最重要的變化在于將更多試驗(yàn)性的模式產(chǎn)品作為每日預(yù)報(bào)的重要參考，以及引入量化評(píng)分表開(kāi)展模式方案效果對(duì)比的主觀評(píng)估。這兩項(xiàng)變化很好地推動(dòng)了春季試驗(yàn)的不斷完善，并一直沿用至今。

自2003年起，對(duì)流可分辨模式（CAMs）開(kāi)始在春季預(yù)報(bào)試驗(yàn)中得到測(cè)試和應(yīng)用。對(duì)流可分辨模式的水平分辨率在4 km或更高，可以直接解析對(duì)流發(fā)生發(fā)展過(guò)程，不再依賴(lài)于積云對(duì)流參數(shù)化方案。以對(duì)流可分辨模式為基礎(chǔ)，風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)（SSEF）系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。美國(guó)俄克拉何馬大學(xué)風(fēng)暴分析與預(yù)報(bào)中心（CAPS）于2007年搭建了首個(gè)實(shí)時(shí)運(yùn)行的風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并在之后的數(shù)年中不斷根據(jù)試驗(yàn)效果進(jìn)行改進(jìn)。至2010年，春季預(yù)報(bào)試驗(yàn)已加入覆蓋全美地區(qū)的包含26個(gè)集合成員的水平分辨率為4 km的多模式風(fēng)暴尺度集合預(yù)報(bào)產(chǎn)品，以及1個(gè)水平分辨率達(dá)到1 km的高分辨率確定性預(yù)報(bào)產(chǎn)品。至2015年，春季預(yù)報(bào)試驗(yàn)加入了基于個(gè)人電腦的反饋機(jī)制，參與者不再以小組為單位提交對(duì)模式主觀評(píng)估的集體意見(jiàn)，而是可以獨(dú)立進(jìn)行預(yù)報(bào)、檢驗(yàn)和評(píng)估。

隨著春季預(yù)報(bào)試驗(yàn)的不斷推進(jìn)，越來(lái)越多的集合預(yù)報(bào)模式加入其中。然而，由于這些模式都是獨(dú)立設(shè)計(jì)研發(fā)的，難以對(duì)其效果差異及成因進(jìn)行明確的歸因，也因此無(wú)法找到最優(yōu)的集合設(shè)置。為解決此問(wèn)題，自2016年起，春季預(yù)報(bào)試驗(yàn)引入了“社區(qū)推動(dòng)一體化集合”（CLUE）系統(tǒng)，以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范各家集合預(yù)報(bào)模式的模式網(wǎng)格、物理過(guò)程等設(shè)置。

3 突破可預(yù)報(bào)性的瓶頸——基于預(yù)報(bào)的龍卷預(yù)警

與臺(tái)風(fēng)、暴雨等尺度更大、持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的天氣系統(tǒng)不同，龍卷的預(yù)報(bào)很難基于數(shù)值模式實(shí)現(xiàn)?；诶走_(dá)觀測(cè)的龍卷預(yù)警，美國(guó)地區(qū)的平均預(yù)報(bào)時(shí)效只有13 min，并且虛警率高達(dá)75%。即使將雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸和預(yù)警發(fā)布所消耗的時(shí)間縮減至最小，留給公眾避難的時(shí)間仍然十分短暫，并且在龍卷觸發(fā)區(qū)域難以給出有效的預(yù)警。而數(shù)值模式性能以及計(jì)算資源的不斷提升，特別是雷達(dá)資料的實(shí)時(shí)處理和快速更新同化系統(tǒng)的發(fā)展，使得基于高分辨率數(shù)值模式開(kāi)展龍卷及強(qiáng)風(fēng)暴預(yù)警逐漸成為可能。真正制約龍卷模式預(yù)報(bào)預(yù)警發(fā)展的瓶頸在于龍卷系統(tǒng)對(duì)生成環(huán)境條件以及對(duì)流發(fā)展過(guò)程的高度敏感性以及與此相關(guān)的可預(yù)報(bào)性問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題，NSSL和SPC于2010年共同提出并建立了基于數(shù)值預(yù)報(bào)的預(yù)警（Warn on Forecast，WoF）研究計(jì)劃。該計(jì)劃的核心目標(biāo)是將多普勒天氣雷達(dá)及新型雷達(dá)（包括雙偏振雷達(dá)和相控陣?yán)走_(dá)）觀測(cè)到的風(fēng)暴內(nèi)部信息同化到數(shù)值模式中，形成對(duì)流尺度集合和概率預(yù)報(bào)產(chǎn)品。

實(shí)現(xiàn)基于預(yù)報(bào)的預(yù)警主要依賴(lài)于兩點(diǎn)，一是可以快速基于雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)生成三維分析產(chǎn)品的基本系統(tǒng)，二是在此基礎(chǔ)上不斷完善該系統(tǒng)的大量科學(xué)與技術(shù)性改進(jìn)。其中既需要不斷提升對(duì)強(qiáng)風(fēng)暴和中尺度對(duì)流系統(tǒng)可預(yù)報(bào)性的理解，也離不開(kāi)可靠而快速的觀測(cè)資料質(zhì)量控制。模式分辨率的提高以及與此相匹配的物理過(guò)程參數(shù)化的改進(jìn)可以有效減小模式誤差的增長(zhǎng)。觀測(cè)試驗(yàn)和災(zāi)害調(diào)查的數(shù)據(jù)有助于最終提升龍卷和強(qiáng)對(duì)流災(zāi)害預(yù)警能力。

對(duì)于無(wú)法直接解析龍卷的對(duì)流可分辨尺度模式而言，使用同時(shí)表征了垂直速度和垂直渦度大小的上升螺旋度（UH）可以有效識(shí)別旋轉(zhuǎn)上升氣流，作為判定中氣旋和超級(jí)單體的指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)龍卷發(fā)生可能性的替代性概率預(yù)報(bào)。其較高的運(yùn)算效率和可接受的誤差范圍為龍卷的模式預(yù)報(bào)提供了更多可能。這一方案在2008年春季預(yù)報(bào)試驗(yàn)中得到了測(cè)試和檢驗(yàn)，并在之后的集合預(yù)報(bào)產(chǎn)品中獲得推廣和應(yīng)用。然而，中氣旋的存在并不一定產(chǎn)生龍卷，同時(shí)龍卷的發(fā)生也不一定伴隨有強(qiáng)烈的中層旋轉(zhuǎn)。低層旋轉(zhuǎn)是比中層旋轉(zhuǎn)更為直接的判定龍卷發(fā)生的指標(biāo)。2015年春季預(yù)報(bào)試驗(yàn)集合預(yù)報(bào)產(chǎn)品的測(cè)試結(jié)果表明，0～3 km上升螺旋度具有比2～5 km上升螺旋度更準(zhǔn)確的龍卷預(yù)報(bào)效果，直接使用垂直渦度在更高分辨率的模式產(chǎn)品中具有潛力。需要指出的是，這里涉及的主要還是預(yù)報(bào)可能產(chǎn)生龍卷的超級(jí)單體，而不是直接預(yù)報(bào)龍卷本身。

模式分辨率的不斷提高對(duì)于對(duì)流可分辨模式預(yù)報(bào)龍卷能力的提升具有顯著效果。基于2010—2017年497次龍卷過(guò)程的確定性后報(bào)試驗(yàn)表明，1 km分辨率數(shù)值模擬相較于3 km模式在識(shí)別龍卷性對(duì)流風(fēng)暴方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，而次公里級(jí)別的效果提升更加值得期待。0～1 km上升螺旋度具有最優(yōu)的龍卷識(shí)別和預(yù)警效果，是區(qū)分龍卷與非龍卷天氣事件的最佳判定指標(biāo)。相比而言，2～5 km上升螺旋度更加適用于預(yù)報(bào)由超級(jí)單體造成的冰雹等其他災(zāi)害性天氣。目前已有一些工作基于資料同化開(kāi)展了龍卷可分辨尺度數(shù)值模擬。這些研究性質(zhì)的后報(bào)試驗(yàn)體現(xiàn)了龍卷可分辨尺度模擬對(duì)于重現(xiàn)龍卷生成和演變過(guò)程的必要性。然而，由于預(yù)報(bào)誤差的快速增長(zhǎng)，龍卷預(yù)報(bào)存在難以克服的可預(yù)報(bào)性局限，集合預(yù)報(bào)對(duì)于預(yù)報(bào)龍卷強(qiáng)度、路徑、時(shí)間和不確定性等信息而言必不可少。在CAPS開(kāi)展的分辨率高達(dá)50 m對(duì)流可分辨尺度集合預(yù)報(bào)試驗(yàn)中，全部10個(gè)集合成員都可以預(yù)報(bào)出2013年5月20日美國(guó)Moore龍卷，其中4個(gè)成員可以成功預(yù)報(bào)出與實(shí)際觀測(cè)一致的EF5級(jí)超強(qiáng)龍卷。這充分體現(xiàn)了對(duì)流可分辨集合預(yù)報(bào)模式對(duì)于龍卷預(yù)報(bào)的巨大潛力。但其驚人的計(jì)算量對(duì)于當(dāng)前計(jì)算機(jī)性能來(lái)說(shuō)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化。

4 困境與希望同在，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存——我國(guó)龍卷預(yù)警

在我國(guó)，龍卷的預(yù)報(bào)預(yù)警需要加強(qiáng)之處主要包括以下幾個(gè)方面。

第一，亟需加密探空觀測(cè)，并保證探空質(zhì)量。與美國(guó)中部大平原地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)的大范圍有利于龍卷發(fā)生條件不同，我國(guó)龍卷的有利環(huán)境條件往往是局地性的，因此難以被觀測(cè)捕捉。雖然美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)探空也只有每天兩次，但是在龍卷及災(zāi)害性天氣發(fā)生危害較高的時(shí)段，某些具有代表性的重點(diǎn)臺(tái)站會(huì)開(kāi)展加密探空觀測(cè)。我國(guó)常規(guī)的探空觀測(cè)時(shí)間是北京時(shí)間08時(shí)和20時(shí)。一些臺(tái)站會(huì)在汛期增加14時(shí)觀測(cè)。事實(shí)上，由于龍卷多發(fā)時(shí)段通常在午后到傍晚，08時(shí)探空條件往往還未能形成有利條件，而20時(shí)探空則往往已經(jīng)在對(duì)流發(fā)展、能量消亡以后，因此也不具有代表性。如果可以保證更多臺(tái)站推廣14時(shí)探空，甚至采用動(dòng)態(tài)機(jī)制對(duì)于特殊天氣過(guò)程追加其他關(guān)鍵時(shí)次臨近探空，這對(duì)于龍卷預(yù)報(bào)預(yù)警和災(zāi)后分析將起到關(guān)鍵作用。

第二，提升多普勒天氣雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。我國(guó)的多普勒天氣雷達(dá)已經(jīng)有了較好的覆蓋度。但是，由于廠(chǎng)家不同，某些臺(tái)站的雷達(dá)質(zhì)量控制算法未能統(tǒng)一和完善，數(shù)據(jù)質(zhì)量難以保證。以2019年遼寧開(kāi)原龍卷為例，雖然伴隨龍卷出現(xiàn)的鉤狀回波結(jié)構(gòu)在反射率因子圖上有清晰的體現(xiàn)，但是表征龍卷旋轉(zhuǎn)性風(fēng)場(chǎng)的徑向速度特征卻不明顯，很有可能與質(zhì)量控制有關(guān)。此外，在我國(guó)某些區(qū)域，龍卷的雷達(dá)觀測(cè)會(huì)受到山地等障礙物的影響，也就是說(shuō)現(xiàn)有雷達(dá)組網(wǎng)的覆蓋度仍有欠缺。我國(guó)不少地區(qū)已修建了更高觀測(cè)精度但觀測(cè)距離較短的X波段雷達(dá)區(qū)域觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，比如龍卷發(fā)生相對(duì)集中的廣東佛山地區(qū)。這對(duì)于重點(diǎn)地區(qū)是十分有益的，但因成本問(wèn)題并不適合在全國(guó)推廣。另外，現(xiàn)有X波段雷達(dá)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有統(tǒng)一，質(zhì)控方面存在更多問(wèn)題。綜上所述，完善雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制體系是提高龍卷預(yù)警能力的關(guān)鍵。

第三，提高數(shù)值模式對(duì)于龍卷天氣的預(yù)報(bào)能力。我國(guó)現(xiàn)有的天氣預(yù)報(bào)，主要是基于國(guó)內(nèi)外數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式。國(guó)家氣象中心以及北京、上海、廣東等省（市）氣象部門(mén)也研發(fā)并運(yùn)行了全國(guó)或者特定地區(qū)的區(qū)域預(yù)報(bào)模式。然而，除了模式分辨率和準(zhǔn)確率方面問(wèn)題之外，現(xiàn)有模式對(duì)于龍卷等小尺度天氣過(guò)程的信號(hào)關(guān)注不夠。相比而言，美國(guó)的模式產(chǎn)品會(huì)提供龍卷等強(qiáng)天氣過(guò)程的潛勢(shì)指數(shù)，預(yù)報(bào)員和專(zhuān)家在預(yù)報(bào)預(yù)警過(guò)程中也會(huì)關(guān)注模式產(chǎn)品所預(yù)報(bào)的探空信息，并與實(shí)測(cè)進(jìn)行比較。事實(shí)上，由于模式可預(yù)報(bào)性的局限，依賴(lài)模式產(chǎn)品準(zhǔn)確判斷強(qiáng)天氣過(guò)程的發(fā)生發(fā)展是十分困難的，而天氣環(huán)境的變化趨勢(shì)往往可以有更好的可信度。在現(xiàn)有的數(shù)值天氣模式系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，如果提供更多中小尺度潛勢(shì)信息，并引導(dǎo)預(yù)報(bào)員更多關(guān)注，那么有可能在龍卷潛勢(shì)預(yù)報(bào)方面提供更多有益的參考。

第四，提高天氣預(yù)報(bào)員對(duì)龍卷災(zāi)害的判斷能力。由于龍卷發(fā)生概率較低，我國(guó)預(yù)報(bào)員往往沒(méi)有意識(shí)，也沒(méi)有勇氣發(fā)布龍卷預(yù)警。而這一現(xiàn)狀可以從提升龍卷多發(fā)區(qū)如江蘇北部、安徽北部、廣東珠江三角洲地區(qū)和雷州半島、海南島、內(nèi)蒙古東部和黑龍江等地預(yù)報(bào)員意識(shí)的角度著手。在模式預(yù)報(bào)出現(xiàn)了強(qiáng)天氣高發(fā)潛勢(shì)的情況下，如果實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)的演變也與預(yù)報(bào)相符合，則應(yīng)引起特別關(guān)注。在風(fēng)暴系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生的情況下，預(yù)報(bào)員如果僅關(guān)注降水、冰雹、雷電、大風(fēng)等天氣過(guò)程，往往會(huì)習(xí)慣于只看雷達(dá)組合反射率拼圖。而如果要預(yù)警龍卷，則需要密切關(guān)注轄區(qū)內(nèi)每一部多普勒雷達(dá)的低層仰角、垂直剖面以及三維等值面結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)查看最新資料中有沒(méi)有出現(xiàn)鉤狀回波、中氣旋，乃至于更小尺度的龍卷渦旋特征等信息。這一部分是美國(guó)實(shí)際發(fā)布龍卷警報(bào)的關(guān)鍵依據(jù)。

令人欣慰的是，2016年江蘇阜寧超強(qiáng)龍卷發(fā)生以來(lái)，國(guó)家氣象中心及相關(guān)省份氣象臺(tái)對(duì)于龍卷的預(yù)報(bào)預(yù)警工作高度重視。中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院積極推動(dòng)針對(duì)龍卷預(yù)報(bào)預(yù)警方法的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高預(yù)報(bào)員的技能和意識(shí)。2020年6月12日江蘇高郵龍卷發(fā)生之前，高郵市氣象局成功發(fā)布了暴雨黃色預(yù)警信號(hào)，特別提醒公眾注意強(qiáng)降水和與之相伴的龍卷。在佛山市龍卷風(fēng)研究中心的技術(shù)支持下，佛山市氣象局2018年2次提前30 min以上成功針對(duì)龍卷發(fā)布預(yù)警，龍卷預(yù)警精細(xì)到鎮(zhèn)街，實(shí)現(xiàn)我國(guó)龍卷預(yù)警的歷史性突破。更為令人驚嘆的是，佛山市氣象局將全市4萬(wàn)余個(gè)鐵皮工棚的坐標(biāo)信息及安全責(zé)任人信息錄入龍卷風(fēng)及雷雨大風(fēng)等災(zāi)害預(yù)警信息靶向發(fā)布系統(tǒng)，第一時(shí)間向受影響區(qū)域的責(zé)任人推送龍卷預(yù)警信息，同時(shí)也在第一時(shí)間獲取龍卷災(zāi)情反饋信息。這既是積極運(yùn)用智慧氣象和大數(shù)據(jù)技術(shù)的精細(xì)化服務(wù)，也充分體現(xiàn)了全心全意為人民服務(wù)的社會(huì)擔(dān)當(dāng)與人文關(guān)懷。

5 結(jié)語(yǔ)

筆者永遠(yuǎn)不會(huì)忘記，在2015年6月1日湖北監(jiān)利“東方之星”客輪傾覆事件的風(fēng)災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)以及2016年6月23日江蘇阜寧超強(qiáng)龍卷風(fēng)災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展災(zāi)害調(diào)查時(shí)的觸動(dòng)。在破壞力極強(qiáng)、發(fā)生又極其突然和迅速的龍卷面前，人的力量是如此渺小。即便我們可以成功預(yù)測(cè)出龍卷的發(fā)生，我們又能有多少時(shí)間讓群眾及時(shí)逃離災(zāi)難呢？經(jīng)過(guò)大約5年的時(shí)間，情況發(fā)生了改變。氣象部門(mén)多年以來(lái)的探索，特別是佛山市龍卷風(fēng)研究中心等機(jī)構(gòu)積極、成功的實(shí)踐給了我們希望與信心。誠(chéng)然，與美國(guó)龍卷預(yù)報(bào)預(yù)警相比，我國(guó)的業(yè)務(wù)體系還不完備，經(jīng)驗(yàn)也不充分。短期而言，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式的準(zhǔn)確率還亟待提高，基于預(yù)報(bào)的龍卷預(yù)警在中國(guó)還有很長(zhǎng)的路要走。但是，我們并沒(méi)有必要完全沿著國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)發(fā)展。通過(guò)多年來(lái)的積累，我國(guó)氣象部門(mén)已經(jīng)初步摸索出一套適合我國(guó)國(guó)情的龍卷預(yù)報(bào)預(yù)警方法。在“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展”和“人才強(qiáng)局”戰(zhàn)略的大力支持下，龍卷預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)體系的建設(shè)與完善指日可待。讓我們共同見(jiàn)證！

深入閱讀

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