嘉賓：國家氣象中心強天氣預(yù)報中心領(lǐng)班預(yù)報員 周康輝
采訪人：中國氣象報記者 王敬濤
強對流天氣是指發(fā)生突然、天氣劇烈、破壞力極大，常伴有雷雨大風、冰雹、龍卷風、局部強降雨等強烈對流性災(zāi)害天氣，具有重大殺傷性的災(zāi)害性天氣之一。
強對流天氣發(fā)展比較快，消散得也快，在所有的天氣類型中最難預(yù)報——幾乎為預(yù)報員所公認。那么，強對流預(yù)報為什么那么難？當前我國的強對流預(yù)報水平如何？
1.問：目前，我國在業(yè)務(wù)上能夠?qū)δ男妼α魈鞖膺M行預(yù)報？預(yù)報水平如何？
答：我國強對流天氣預(yù)報業(yè)務(wù)主要從2009年開始，可以針對短時強降水、雷電、冰雹、雷暴大風等強對流天氣進行預(yù)報。在我國，短時臨近降水、暴雨等發(fā)生的幾率明顯高于其他類別的強對流天氣，因此我國預(yù)報員在這方面積累了一些經(jīng)驗，其預(yù)報準確率也較高。
從技術(shù)角度來說，先進的數(shù)值預(yù)報模式逐步使用和多普勒天氣雷達網(wǎng)逐步完善，為強對流天氣的短時預(yù)報和臨近預(yù)報提供了最佳的預(yù)報手段和預(yù)報方法。目前，我國建立了由全國中期天氣預(yù)報模式、中尺度數(shù)值天氣預(yù)報模式、全球集合預(yù)報系統(tǒng)、熱帶氣旋路徑數(shù)值預(yù)報模式、沙塵暴數(shù)值模式等組成的數(shù)值天氣預(yù)報業(yè)務(wù)體系，發(fā)展了精細到鄉(xiāng)鎮(zhèn)的氣象預(yù)報系統(tǒng)和災(zāi)害性天氣短時臨近預(yù)報系統(tǒng)，對于短時強降水的預(yù)報準確率已經(jīng)達到了30%。
不過，龍卷風和下?lián)舯┝鞯瘸叨雀?、持續(xù)時間更短的強對流天氣，我國暫未開展業(yè)務(wù)性預(yù)報。從發(fā)生機制來看，主要是因為直接引發(fā)這種強對流的天氣系統(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)不過百余公里，小的風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)氣象觀測手段捕捉到；從時間尺度看，強的天氣系統(tǒng)能維持幾個小時到十幾個小時，有些天氣系統(tǒng)持續(xù)不過幾十分鐘甚至幾分鐘，變化劇烈；同時，對于引發(fā)這種天氣系統(tǒng)的物理規(guī)律，現(xiàn)代氣象科學仍沒能完全認識，對其生消變化的模擬只能做到某種程度的近似。
2.問：要預(yù)報不同的強對流天氣，需要關(guān)注哪些關(guān)鍵要素？
答：在強對流天氣的“家族”里，按照從弱到強、影響從小到大的順序可以排列為雷暴、短時強降水、冰雹、下?lián)舯┝?、颮線等。由于龍卷風的局地性特別強、持續(xù)時間短，現(xiàn)有的觀測技術(shù)水平難以捕捉，因此它的強弱暫時無法與其他“家族”成員進行比較。
不論強對流天氣強還是弱，在預(yù)報中都要關(guān)注水汽條件、氣流抬升能力、垂直對流條件、熱力條件等。條件強弱不同的組合會形成不同的強對流天氣。
當大氣中的層結(jié)不穩(wěn)定時，容易產(chǎn)生強烈的對流，云與云、云與地面之間電位差達到一定程度后就會發(fā)生放電，有時雷聲隆隆、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；同時高層較冷的空氣會下降，遇熱后繼續(xù)上升，由此循環(huán)，即可形成大片的積雨云。積雨云會產(chǎn)生短時強降水。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)性的鋒面活動或熱帶氣旋登陸影響過程中，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動，而一般產(chǎn)生雷雨的積雨云上升運動僅為10米/秒左右。它比短時強降水需要的氣流抬升能力更強。
下?lián)舯┝魇侵敢环N雷暴云中局部性的強下沉氣流，到達地面后會產(chǎn)生一股直線型大風，越接近地面，風速會越大，最大地面風力可達15級。一般認為，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程中，從高層大氣運動中獲得了水平動量。隨著上沖高度的增加，上升氣流的動能變?yōu)閯菽埽ū憩F(xiàn)為重、冷的云頂）而被儲存起來，之后，一旦云頂迅速崩潰，位能又重新變成下降的氣流。這需要極強的垂直對流條件。
颮線是指風向和風力發(fā)生劇烈變動的天氣變化帶，其實就是地面上升的濕熱空氣和高空下來的干冷空氣的接觸面。在這個接觸面上，冷熱空氣進行能量交換，使該區(qū)域形成低壓，是強對流天氣現(xiàn)象的動力來源。颮線的形成和發(fā)展除與天氣形勢有密切關(guān)系外，地方性條件也起著極其重要的作用，通常是雷暴、短時強降水、冰雹、下?lián)舯┝鞯鹊摹凹象w”。
3.問：目前我國預(yù)報員主要依靠哪些手段來預(yù)報？預(yù)報難點在哪里？
答：由于強對流天氣發(fā)生的空間尺度和時間尺度都較小，因此對數(shù)值預(yù)報模式的時空分辨率要求更高。同時，強對流天氣事件較一般天氣過程而言少很多，可供研究的個例更少，預(yù)報難度更大。
現(xiàn)在的模式預(yù)報產(chǎn)品中并沒有直接的強對流天氣預(yù)報產(chǎn)品，因此需要預(yù)報員及時跟蹤最新雷達回波圖。
但由于強對流天氣發(fā)生于對流云系或單體對流云塊中，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，約為一小時至十幾小時，較短的僅有幾分鐘至一小時。舉例來說，在夏天，北京市海淀區(qū)出現(xiàn)雷暴或者冰雹，在通州卻是晴空萬里。對這種小尺度發(fā)展迅速的天氣系統(tǒng)，在氣象預(yù)報上存在一定的困難。強對流天氣的特征使得在目前的觀測條件下，不僅是中國，即使是世界發(fā)達國家，對于其信息的捕捉也不夠全面。
同時，雖然氣象專家已經(jīng)對強對流天氣的發(fā)生機制有初步了解，但對其更深層次復(fù)雜的發(fā)生、發(fā)展機制還需要繼續(xù)研究，尤其是對發(fā)生頻次不高的一些類別的個例分析需要更多。
4.問：目前國際上對于不同類型的強對流天氣預(yù)報水平和業(yè)務(wù)開展情況如何？
答：相對于歐美等發(fā)達國家，我國強對流天氣預(yù)報起步較晚。比如美國，因為當?shù)佚埦盹L出現(xiàn)的頻率很高，并且造成的危害很大，因此在龍卷風方面的研究起步早。
即使在美國，也沒有辦法做到完全準確預(yù)報強對流天氣。以龍卷風來說，由于其屬于小尺度天氣系統(tǒng)或者小概率事件，其時間、空間隨機性較強，目前絕大多數(shù)的氣象探測設(shè)備和探測系統(tǒng)都無法有效監(jiān)測、追蹤其發(fā)生發(fā)展。美國等有著豐富預(yù)報和監(jiān)測經(jīng)驗的發(fā)達國家，即使氣象監(jiān)測站距離逐年縮小，雷達網(wǎng)日趨完善，其預(yù)警時間也十分有限，預(yù)警虛警率超過70%。
5.問：未來要提高強對流天氣預(yù)報水平，可以在哪些方面著力拓展？
答：針對強對流天氣時空尺度較小的特點，提高預(yù)報水平，首先要對其發(fā)展機制進一步加強研究；其次，進一步完善監(jiān)測系統(tǒng)，使觀測網(wǎng)在空間和時間上更密；第三，進一步發(fā)展中小尺度數(shù)值預(yù)報模式，提高其時空分辨率；第四，預(yù)報員也應(yīng)該提高自身臨近預(yù)報的水平。
作者： 12_anhuizhan
編輯：聶沛彬
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