嘉賓：國(guó)家氣象中心強(qiáng)天氣預(yù)報(bào)中心領(lǐng)班預(yù)報(bào)員 周康輝
采訪人：中國(guó)氣象報(bào)記者 王敬濤
強(qiáng)對(duì)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(fēng)、冰雹、龍卷風(fēng)、局部強(qiáng)降雨等強(qiáng)烈對(duì)流性災(zāi)害天氣，具有重大殺傷性的災(zāi)害性天氣之一。
強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)展比較快，消散得也快，在所有的天氣類(lèi)型中最難預(yù)報(bào)——幾乎為預(yù)報(bào)員所公認(rèn)。那么，強(qiáng)對(duì)流預(yù)報(bào)為什么那么難？當(dāng)前我國(guó)的強(qiáng)對(duì)流預(yù)報(bào)水平如何？
1.問(wèn)：目前，我國(guó)在業(yè)務(wù)上能夠?qū)δ男?qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行預(yù)報(bào)？預(yù)報(bào)水平如何？
答：我國(guó)強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)主要從2009年開(kāi)始，可以針對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水、雷電、冰雹、雷暴大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行預(yù)報(bào)。在我國(guó)，短時(shí)臨近降水、暴雨等發(fā)生的幾率明顯高于其他類(lèi)別的強(qiáng)對(duì)流天氣，因此我國(guó)預(yù)報(bào)員在這方面積累了一些經(jīng)驗(yàn)，其預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率也較高。
從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，先進(jìn)的數(shù)值預(yù)報(bào)模式逐步使用和多普勒天氣雷達(dá)網(wǎng)逐步完善，為強(qiáng)對(duì)流天氣的短時(shí)預(yù)報(bào)和臨近預(yù)報(bào)提供了最佳的預(yù)報(bào)手段和預(yù)報(bào)方法。目前，我國(guó)建立了由全國(guó)中期天氣預(yù)報(bào)模式、中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式、全球集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)、熱帶氣旋路徑數(shù)值預(yù)報(bào)模式、沙塵暴數(shù)值模式等組成的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系，發(fā)展了精細(xì)到鄉(xiāng)鎮(zhèn)的氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)和災(zāi)害性天氣短時(shí)臨近預(yù)報(bào)系統(tǒng)，對(duì)于短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率已經(jīng)達(dá)到了30%。
不過(guò)，龍卷風(fēng)和下?lián)舯┝鞯瘸叨雀?、持續(xù)時(shí)間更短的強(qiáng)對(duì)流天氣，我國(guó)暫未開(kāi)展業(yè)務(wù)性預(yù)報(bào)。從發(fā)生機(jī)制來(lái)看，主要是因?yàn)橹苯右l(fā)這種強(qiáng)對(duì)流的天氣系統(tǒng)屬于中小尺度系統(tǒng)。這種系統(tǒng)從空間尺度看，大的颮線天氣系統(tǒng)不過(guò)百余公里，小的風(fēng)暴單體只有十幾公里甚至幾公里，而龍卷更小到只有幾十米到幾百米，很難被常規(guī)氣象觀測(cè)手段捕捉到；從時(shí)間尺度看，強(qiáng)的天氣系統(tǒng)能維持幾個(gè)小時(shí)到十幾個(gè)小時(shí)，有些天氣系統(tǒng)持續(xù)不過(guò)幾十分鐘甚至幾分鐘，變化劇烈；同時(shí)，對(duì)于引發(fā)這種天氣系統(tǒng)的物理規(guī)律，現(xiàn)代氣象科學(xué)仍沒(méi)能完全認(rèn)識(shí)，對(duì)其生消變化的模擬只能做到某種程度的近似。
2.問(wèn)：要預(yù)報(bào)不同的強(qiáng)對(duì)流天氣，需要關(guān)注哪些關(guān)鍵要素？
答：在強(qiáng)對(duì)流天氣的“家族”里，按照從弱到強(qiáng)、影響從小到大的順序可以排列為雷暴、短時(shí)強(qiáng)降水、冰雹、下?lián)舯┝?、颮線等。由于龍卷風(fēng)的局地性特別強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間短，現(xiàn)有的觀測(cè)技術(shù)水平難以捕捉，因此它的強(qiáng)弱暫時(shí)無(wú)法與其他“家族”成員進(jìn)行比較。
不論強(qiáng)對(duì)流天氣強(qiáng)還是弱，在預(yù)報(bào)中都要關(guān)注水汽條件、氣流抬升能力、垂直對(duì)流條件、熱力條件等。條件強(qiáng)弱不同的組合會(huì)形成不同的強(qiáng)對(duì)流天氣。
當(dāng)大氣中的層結(jié)不穩(wěn)定時(shí)，容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的對(duì)流，云與云、云與地面之間電位差達(dá)到一定程度后就會(huì)發(fā)生放電，有時(shí)雷聲隆隆、耀眼的閃電劃破天空，因此雷暴天氣總是與發(fā)展強(qiáng)盛的積雨云聯(lián)系在一起。
夏季由于氣溫高、蒸發(fā)量大，大量水汽上升、遇冷凝結(jié)成云；同時(shí)高層較冷的空氣會(huì)下降，遇熱后繼續(xù)上升，由此循環(huán)，即可形成大片的積雨云。積雨云會(huì)產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水。它的形成條件比雷暴需要更充足的水汽條件。
冰雹是從有雷暴發(fā)生的積雨云中降落的堅(jiān)硬球狀、錐狀或形狀不規(guī)則的固體降水。一般多出現(xiàn)在春夏之交，通常產(chǎn)生在系統(tǒng)性的鋒面活動(dòng)或熱帶氣旋登陸影響過(guò)程中，但也有局部性的。要產(chǎn)生10厘米的大冰雹，必須要有50米/秒以上的上升氣流運(yùn)動(dòng)，而一般產(chǎn)生雷雨的積雨云上升運(yùn)動(dòng)僅為10米/秒左右。它比短時(shí)強(qiáng)降水需要的氣流抬升能力更強(qiáng)。
下?lián)舯┝魇侵敢环N雷暴云中局部性的強(qiáng)下沉氣流，到達(dá)地面后會(huì)產(chǎn)生一股直線型大風(fēng)，越接近地面，風(fēng)速會(huì)越大，最大地面風(fēng)力可達(dá)15級(jí)。一般認(rèn)為，下?lián)舯┝鞯男纬珊屠妆┰祈數(shù)纳蠜_和崩潰緊密聯(lián)系。上升氣流在其上升和上沖的過(guò)程中，從高層大氣運(yùn)動(dòng)中獲得了水平動(dòng)量。隨著上沖高度的增加，上升氣流的動(dòng)能變?yōu)閯?shì)能（表現(xiàn)為重、冷的云頂）而被儲(chǔ)存起來(lái)，之后，一旦云頂迅速崩潰，位能又重新變成下降的氣流。這需要極強(qiáng)的垂直對(duì)流條件。
颮線是指風(fēng)向和風(fēng)力發(fā)生劇烈變動(dòng)的天氣變化帶，其實(shí)就是地面上升的濕熱空氣和高空下來(lái)的干冷空氣的接觸面。在這個(gè)接觸面上，冷熱空氣進(jìn)行能量交換，使該區(qū)域形成低壓，是強(qiáng)對(duì)流天氣現(xiàn)象的動(dòng)力來(lái)源。颮線的形成和發(fā)展除與天氣形勢(shì)有密切關(guān)系外，地方性條件也起著極其重要的作用，通常是雷暴、短時(shí)強(qiáng)降水、冰雹、下?lián)舯┝鞯鹊摹凹象w”。
3.問(wèn)：目前我國(guó)預(yù)報(bào)員主要依靠哪些手段來(lái)預(yù)報(bào)？預(yù)報(bào)難點(diǎn)在哪里？
答：由于強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的空間尺度和時(shí)間尺度都較小，因此對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)模式的時(shí)空分辨率要求更高。同時(shí)，強(qiáng)對(duì)流天氣事件較一般天氣過(guò)程而言少很多，可供研究的個(gè)例更少，預(yù)報(bào)難度更大。
現(xiàn)在的模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品中并沒(méi)有直接的強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品，因此需要預(yù)報(bào)員及時(shí)跟蹤最新雷達(dá)回波圖。
但由于強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生于對(duì)流云系或單體對(duì)流云塊中，在氣象上屬于中小尺度天氣系統(tǒng)，空間尺度小，一般水平范圍大約在十幾公里至二三百公里，有的水平范圍只有幾十米至十幾公里。其生命史短暫并帶有明顯的突發(fā)性，約為一小時(shí)至十幾小時(shí)，較短的僅有幾分鐘至一小時(shí)。舉例來(lái)說(shuō)，在夏天，北京市海淀區(qū)出現(xiàn)雷暴或者冰雹，在通州卻是晴空萬(wàn)里。對(duì)這種小尺度發(fā)展迅速的天氣系統(tǒng)，在氣象預(yù)報(bào)上存在一定的困難。強(qiáng)對(duì)流天氣的特征使得在目前的觀測(cè)條件下，不僅是中國(guó)，即使是世界發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)于其信息的捕捉也不夠全面。
同時(shí)，雖然氣象專(zhuān)家已經(jīng)對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生機(jī)制有初步了解，但對(duì)其更深層次復(fù)雜的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制還需要繼續(xù)研究，尤其是對(duì)發(fā)生頻次不高的一些類(lèi)別的個(gè)例分析需要更多。
4.問(wèn)：目前國(guó)際上對(duì)于不同類(lèi)型的強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)水平和業(yè)務(wù)開(kāi)展情況如何？
答：相對(duì)于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)起步較晚。比如美國(guó)，因?yàn)楫?dāng)?shù)佚埦盹L(fēng)出現(xiàn)的頻率很高，并且造成的危害很大，因此在龍卷風(fēng)方面的研究起步早。
即使在美國(guó)，也沒(méi)有辦法做到完全準(zhǔn)確預(yù)報(bào)強(qiáng)對(duì)流天氣。以龍卷風(fēng)來(lái)說(shuō)，由于其屬于小尺度天氣系統(tǒng)或者小概率事件，其時(shí)間、空間隨機(jī)性較強(qiáng)，目前絕大多數(shù)的氣象探測(cè)設(shè)備和探測(cè)系統(tǒng)都無(wú)法有效監(jiān)測(cè)、追蹤其發(fā)生發(fā)展。美國(guó)等有著豐富預(yù)報(bào)和監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)的發(fā)達(dá)國(guó)家，即使氣象監(jiān)測(cè)站距離逐年縮小，雷達(dá)網(wǎng)日趨完善，其預(yù)警時(shí)間也十分有限，預(yù)警虛警率超過(guò)70%。
5.問(wèn)：未來(lái)要提高強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)水平，可以在哪些方面著力拓展？
答：針對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣時(shí)空尺度較小的特點(diǎn)，提高預(yù)報(bào)水平，首先要對(duì)其發(fā)展機(jī)制進(jìn)一步加強(qiáng)研究；其次，進(jìn)一步完善監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使觀測(cè)網(wǎng)在空間和時(shí)間上更密；第三，進(jìn)一步發(fā)展中小尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式，提高其時(shí)空分辨率；第四，預(yù)報(bào)員也應(yīng)該提高自身臨近預(yù)報(bào)的水平。
作者： 12_anhuizhan
編輯：聶沛彬
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