強(qiáng)對(duì)流天氣分析與預(yù)報(bào)中的若干基本問題探究

余大勇 張剛 陳華敏

摘要：強(qiáng)對(duì)流天氣危害程度大，影響范圍廣，伴隨著各類自然災(zāi)害性天氣，嚴(yán)重干擾了正常生活及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)，為盡可能削弱強(qiáng)對(duì)流天氣的影響，應(yīng)做好強(qiáng)對(duì)流天氣分析與預(yù)報(bào)工作。基于此，本文首先從降水、不穩(wěn)定性、天氣分型3個(gè)方面討論當(dāng)前天氣預(yù)報(bào)中的強(qiáng)對(duì)流天氣相關(guān)問題，結(jié)合實(shí)際情況討論強(qiáng)對(duì)流天氣的分析預(yù)報(bào)策略，力圖強(qiáng)化強(qiáng)對(duì)流天氣研究，提高強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性，給人們正確指導(dǎo)，引導(dǎo)人們能夠針對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣情況提前做好預(yù)防。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)對(duì)流天氣? 天氣預(yù)報(bào)? 天氣分析氣象災(zāi)害

Some Basic Problems in Analysis and Forecast of Severe Convective Weather

YU DayongZHANG Gang CHEN Huamin

（Chongqing Kaizhou Meteorological Bureau， Chongqing，405400China）

Abstract：Severe convective weather has great harm and wide influence range. With all kinds of natural disastrous weather， it seriously interferes with normal life and agricultural production. In order to weaken the impact of severe convective weather as much as possible， we should do a good job in severe convective weather analysis and prediction. Based on this， firstly， the problems related to severe convective weather in current weather forecast are discussed from three aspects： precipitation， instability and weather classification. Combined with the actual situation， the analysis and forecast strategy of severe convective weather is discussed， trying to strengthen the research of severe convective weather， improve the forecast accuracy of severe convective weather and give people correct guidance， Guide people to prevent severe convective weather in advance.

Key Words：Severe convective weather;Weather forecast; Weather analysis; meteorological disaster

強(qiáng)對(duì)流天氣一旦發(fā)生將出現(xiàn)劇烈的天氣變化，破壞性較強(qiáng)，同時(shí)可引發(fā)各類自然災(zāi)害天氣，如冰雹雷雨等，因此其始終為天氣預(yù)報(bào)的重點(diǎn)內(nèi)容。隨著科技的進(jìn)步，對(duì)于強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)測(cè)結(jié)果逐漸精準(zhǔn)，在此形勢(shì)下，應(yīng)結(jié)合天氣實(shí)際預(yù)測(cè)情況進(jìn)行充分分析，繼而精準(zhǔn)得出強(qiáng)對(duì)流天氣類型、程度、危害、走向等，力圖給人們最為精確的強(qiáng)對(duì)流天氣提醒。

1 強(qiáng)對(duì)流天氣相關(guān)問題

1.1 降水相關(guān)問題

強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生后將在短時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)為雨量暴增，繼而引發(fā)城市內(nèi)澇、農(nóng)業(yè)澇災(zāi)問題，給日常生活及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來不利影響。通過對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)強(qiáng)降雨的原因進(jìn)行分析，得出其主要是受冷空氣入侵及濕度影響的結(jié)論。

1.1.1 冷空氣相關(guān)問題

“冷空氣侵入”的出現(xiàn)會(huì)引發(fā)天氣變化，因此，在氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)內(nèi)，“冷空氣侵入”始終為重點(diǎn)關(guān)注問題。為探究強(qiáng)對(duì)流天氣與強(qiáng)降雨天氣之間的聯(lián)系，天氣分析與預(yù)報(bào)相關(guān)人員總結(jié)了相對(duì)性理論，形成了思維定式，用于闡述“冷空氣”與降雨之間的關(guān)系[1]。相較于“熱空氣”，人們普遍簡(jiǎn)單地將“冷空氣”認(rèn)為是低溫空氣，該認(rèn)知并不合理，從科學(xué)角度來看，“冷空氣”是指低于等壓面水平溫度的空氣，由此可見，對(duì)“冷空氣”定義的闡釋應(yīng)是相對(duì)性的，即根據(jù)溫度梯度來決定的。結(jié)合上述分析可見，探究與闡述“冷空氣”與降雨的關(guān)系時(shí)，不可過于強(qiáng)調(diào)絕對(duì)溫度，降水現(xiàn)象發(fā)生并非意味著冷空氣入侵，還可能是低層水汽受到水平輻合而強(qiáng)迫上升，使處于低層的水汽在強(qiáng)迫上升期間而到達(dá)相應(yīng)的凝結(jié)高度，產(chǎn)生了凝結(jié)運(yùn)動(dòng)，繼而引發(fā)了強(qiáng)對(duì)流天氣。

1.1.2 濕度相關(guān)問題

單位空氣體積內(nèi)的水汽比例被稱為濕度，借助物理學(xué)理論展開進(jìn)一步闡述，空氣內(nèi)水汽遇冷凝結(jié)是引發(fā)降水的主要原因，若空氣浮力低于水滴重量則會(huì)形成降雨天氣[2]?？諝鈨?nèi)水汽含量、水汽凝結(jié)速度、持續(xù)時(shí)間是影響強(qiáng)對(duì)流天氣降雨量的主要因素，夏季晝夜溫差大相對(duì)較大，且溫度較高，水分在此條件下逐漸蒸發(fā)，繼而產(chǎn)生了水蒸氣，并提高了溫度，以此促進(jìn)了強(qiáng)降水天氣的形成。

1.2 不穩(wěn)定性問題

結(jié)合氣象學(xué)理論來看，大氣環(huán)境及天氣因素始終處于動(dòng)態(tài)變化中，而“對(duì)流”則是產(chǎn)生在大氣環(huán)境下的物理現(xiàn)象，當(dāng)該物理現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，伴隨有冰雹、雷雨、大風(fēng)等天氣，但在天氣分析預(yù)報(bào)中，“強(qiáng)對(duì)流天氣”的闡述存在缺陷，僅將其簡(jiǎn)單概述為“能夠引發(fā)自然災(zāi)害的天氣”。分析與預(yù)報(bào)強(qiáng)對(duì)流天氣時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注對(duì)流現(xiàn)象，從熱力不穩(wěn)定、動(dòng)力不穩(wěn)定角度，并強(qiáng)對(duì)流天氣的不穩(wěn)定性進(jìn)行深入分析[3]。第一，熱力不穩(wěn)定。熱力不穩(wěn)定又被稱為靜力不穩(wěn)定，該不穩(wěn)定性現(xiàn)象主要受垂直分布、溫度、濕度影響，氣塊垂直位移期間容易受到浮力干擾，在垂直與水平方向出現(xiàn)位移不勻的現(xiàn)象，繼而容易引發(fā)熱力不穩(wěn)定。濕大氣、干大氣在不穩(wěn)定關(guān)聯(lián)度方面存在差異，而大部分熱力不穩(wěn)定所產(chǎn)生的影響具有隨機(jī)性特征，且該不穩(wěn)定態(tài)勢(shì)始終存在，將持續(xù)化對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生影響。第二，動(dòng)力不穩(wěn)定。該不穩(wěn)定情況主要體現(xiàn)在慣性、對(duì)稱性、重力內(nèi)波、條件性四個(gè)方面，其中最常見形態(tài)為慣性不穩(wěn)定，其受水平風(fēng)切變、渦度等因素影響。在氣象研究中，普遍將不穩(wěn)定性研究重點(diǎn)放在對(duì)稱性不穩(wěn)定上，該不穩(wěn)定現(xiàn)象變化復(fù)雜，是分析強(qiáng)對(duì)流天氣的難點(diǎn)，在分析過程中，需從等熵面夾角、等角度面兩個(gè)方面展開對(duì)稱性不穩(wěn)定分析，以此為基礎(chǔ)方可順利分析對(duì)稱性不穩(wěn)定現(xiàn)象。條件性不穩(wěn)定需借助Richardson函數(shù)進(jìn)行表達(dá)，通過函數(shù)轉(zhuǎn)化得出最終結(jié)論[4]。A7614627-9AF0-4AF6-B860-901C9EA63E99

1.3 天氣分型問題

天氣分型是現(xiàn)階段分析預(yù)報(bào)天氣情況的主要因素，天氣分型是指借助相似對(duì)比的形式展開天氣的分析與預(yù)報(bào)工作。但從本質(zhì)與過程角度來看，任何天氣的形成過程均存在差異，并非全一致的。而強(qiáng)對(duì)流天氣突發(fā)性較強(qiáng)，變化較大，因此強(qiáng)對(duì)流天氣的天氣分型不可單一化依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷分析，需注意銜接天氣形成理論，綜合考慮多種情況，盡可能提高強(qiáng)對(duì)流天氣分析預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。在區(qū)域天氣預(yù)報(bào)工作中，“前傾槽”現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，則意味著有概率會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣，該分析結(jié)論是根據(jù)中冷平層變化情況、垂直切換機(jī)制、熱力不穩(wěn)定性等多種因素得出的[5]。

2 強(qiáng)對(duì)流天氣分析與預(yù)報(bào)策略

為全面分析與預(yù)報(bào)強(qiáng)對(duì)流天氣，下文將從冰雹、雷雨、大風(fēng)3個(gè)方面展開天氣分析與預(yù)報(bào)討論。

2.1 冰雹天氣分析與預(yù)報(bào)

強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)后容易引發(fā)冰雹問題，空氣內(nèi)水蒸氣受到低溫影響而出現(xiàn)了凝結(jié)現(xiàn)象，使水蒸氣以冰球或冰晶的形式下降，繼而產(chǎn)生了冰雹天氣。冰雹對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)具有嚴(yán)重不利影響，而強(qiáng)對(duì)流天氣主要發(fā)生于夏季，夏季為農(nóng)作物生產(chǎn)發(fā)育最為關(guān)鍵的階段，若遭受冰雹且未提前應(yīng)對(duì)，極易出現(xiàn)農(nóng)作物減產(chǎn)、停產(chǎn)現(xiàn)象，因此，分析強(qiáng)對(duì)流天氣時(shí)，必須著重預(yù)測(cè)冰雹災(zāi)害性天氣的發(fā)生情況。冰雹對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常出行的影響較大，為避免因強(qiáng)對(duì)流冰雹災(zāi)害性天氣影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)，需采用多元化方式提高強(qiáng)對(duì)流天氣分析預(yù)報(bào)效果[6]。第一，在新時(shí)代背景下，需積極引入信息化技術(shù)，以GPS技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、傳感器、遙感技術(shù)為支撐，提高強(qiáng)對(duì)流天氣分析預(yù)報(bào)自動(dòng)化程度，補(bǔ)充完善天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)功能，借助先進(jìn)技術(shù)提高災(zāi)害性天氣的分析預(yù)測(cè)質(zhì)量。第二，靈活運(yùn)用逐步回歸分析方法，通過方程預(yù)測(cè)的方式測(cè)算冰雹天氣發(fā)生概率，以此提高冰雹天氣預(yù)測(cè)科學(xué)性。第三，應(yīng)用多元化預(yù)報(bào)指標(biāo)、天氣圖表，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)幫助下處理天氣因素?cái)?shù)值及圖像，充分分析實(shí)測(cè)數(shù)值與圖像所蘊(yùn)含的天氣信息。

2.2 雷雨天氣分析與預(yù)報(bào)

強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)時(shí)普遍伴隨著雷雨天氣，雷雨天氣所影響的區(qū)域較廣，且多與冰雹、強(qiáng)風(fēng)等其他惡劣天氣相伴出現(xiàn)，因此，必須引起重視。分析預(yù)報(bào)雷雨天氣時(shí)，氣象人員應(yīng)憑借自身專業(yè)能力科學(xué)預(yù)測(cè)強(qiáng)對(duì)流天氣，定期觀測(cè)，綜合對(duì)比圖表信息及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以此精準(zhǔn)把控天氣變化實(shí)際情況。氣象預(yù)測(cè)人員專業(yè)水平可直接影響天氣分析與預(yù)報(bào)情況，為提高氣象預(yù)測(cè)人員對(duì)自身工作的重視，可健全優(yōu)化權(quán)責(zé)考核機(jī)制，激發(fā)氣象人員主觀能動(dòng)性，使其積極采用先進(jìn)專業(yè)的知識(shí)水平分析預(yù)報(bào)強(qiáng)對(duì)流天氣。雷雨天氣影響范圍廣，少則幾千米，多則十幾千米，若未能及時(shí)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)雷雨天氣，將有可能產(chǎn)生嚴(yán)重災(zāi)害。經(jīng)分析預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)雷雨天氣后，應(yīng)進(jìn)一步判斷雷雨天氣的持續(xù)時(shí)間、雷電危害程度、雷電發(fā)展方向，并制訂雷雨天氣預(yù)防方案，在雷雨天氣播報(bào)時(shí)傳遞給人民群眾。若雷雨天氣僅沿某方向發(fā)展，則記錄單一方向的雷電走向即可，若雷電天氣出現(xiàn)方向與結(jié)束方向存在差異，且存在108°以上夾角，則應(yīng)詳細(xì)分析預(yù)報(bào)雷電發(fā)展蔓延趨勢(shì)，明確其發(fā)展路徑，以此提高雷雨天氣分析預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性，幫助人民群眾提前預(yù)防[7]。

2.3強(qiáng)風(fēng)天氣分析與預(yù)報(bào)

強(qiáng)對(duì)流天氣的主要表現(xiàn)之一為強(qiáng)風(fēng)，且強(qiáng)風(fēng)發(fā)生時(shí)多伴隨著雷雨天氣，強(qiáng)風(fēng)風(fēng)力可達(dá)7級(jí)以上。強(qiáng)對(duì)流天氣具有蔓延快、破壞性強(qiáng)、速度快，且強(qiáng)風(fēng)天氣多見于夏季，將嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作。強(qiáng)風(fēng)天氣的分析與預(yù)測(cè)可從以下幾方面進(jìn)行。（1）把控溫度變化。為保障氣象分析預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性，應(yīng)做好中近地面的溫度變化情況觀察，了解強(qiáng)風(fēng)蔓延趨勢(shì)，氣溫變化作為強(qiáng)對(duì)流天氣中最為關(guān)鍵的因素之一，可通過分析氣溫的變化情況預(yù)測(cè)天氣情況。例如，強(qiáng)對(duì)流天氣一旦發(fā)生，將會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)氣溫驟降與驟升情況，隨之出現(xiàn)劇烈強(qiáng)風(fēng)，此時(shí)氣象人員可實(shí)時(shí)監(jiān)控氣溫情況，繼而分析出強(qiáng)風(fēng)天氣的變化情況。相較于其他強(qiáng)對(duì)流災(zāi)害性天氣，強(qiáng)風(fēng)現(xiàn)象較易觀測(cè)，結(jié)合區(qū)域范圍內(nèi)溫度變化情況，即可相對(duì)準(zhǔn)確地得出強(qiáng)風(fēng)天氣變化情況。例如，將800hPa作為氣壓范圍標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行天氣預(yù)測(cè)時(shí)，注意觀察P氣壓以上區(qū)域的冷平流情況，并分析地面區(qū)域的暖平流情況，以此從不同角度預(yù)測(cè)是否會(huì)發(fā)生強(qiáng)風(fēng)天氣。（2）加強(qiáng)對(duì)下墊面強(qiáng)迫作用的分析。在下墊面強(qiáng)迫作用下，午后氣旋從海面到陸地，在此轉(zhuǎn)移過程中將會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流，夜晚則與之相反，氣旋從陸地到海面，同樣可發(fā)生強(qiáng)對(duì)流現(xiàn)象，因此，在分析預(yù)報(bào)強(qiáng)對(duì)流天氣時(shí)，需重視下墊面強(qiáng)迫作用的分析工作。（3）把控高空急流特征。高空急流為引發(fā)強(qiáng)對(duì)流強(qiáng)風(fēng)天氣的原因之一，氣象人員應(yīng)扎實(shí)掌握高空急流動(dòng)量特征，結(jié)合高空急流的動(dòng)量情況，判斷該動(dòng)量是否可轉(zhuǎn)移至下墊面，以該信息為支撐提高強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，強(qiáng)對(duì)流天氣對(duì)正常生活及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響較大，必須重視強(qiáng)對(duì)流天氣的分析預(yù)報(bào)情況，針對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的降水問題、不穩(wěn)定性問題、天氣分型問題進(jìn)行應(yīng)對(duì)。在強(qiáng)對(duì)流天氣分析預(yù)報(bào)過程中，應(yīng)根據(jù)常見的冰雹、雷雨、大風(fēng)天氣特征進(jìn)行準(zhǔn)確分析與預(yù)測(cè)，采用定量定性方式判斷天氣情況，并引入先進(jìn)預(yù)測(cè)技術(shù)與方法，以此方可最大化地保障強(qiáng)對(duì)流天氣分析預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1]? 范曉林.強(qiáng)對(duì)流天氣的氣象預(yù)報(bào)分析[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2020，10（8）：38-39.

[2]? 劉翔，梁琬璐，姚文靜等.強(qiáng)對(duì)流天氣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)分析[J].吉林農(nóng)業(yè)，2019（5）：97.

[3]? 丁小立.強(qiáng)對(duì)流天氣分析與預(yù)報(bào)中的若干基本問題[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2018，38（6）：241.

[4]? 任奇才.基于氣象保障信息網(wǎng)絡(luò)分析研究強(qiáng)對(duì)流天氣[D].長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)，2018.

[5]? 佚名.《強(qiáng)對(duì)流天氣研究和預(yù)報(bào)技術(shù)》[J].氣象，2019，45（8）：1188.

[6]? 汪婉娥，陳文煌，林建煌.強(qiáng)對(duì)流天氣下做好氣象預(yù)報(bào)工作的思考與研究[J].黑龍江糧食，2021（5）：117-118.

[7]? 范曉林.強(qiáng)對(duì)流天氣的氣象預(yù)報(bào)分析[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2020，10（8）：38-39.A7614627-9AF0-4AF6-B860-901C9EA63E99