强对流预报:一道亟待攻克的难题
来源:中国气象报社     发布时间: 2011年07月25日 09:26:00
 

  中国气象报记者 郑菲 张永 史一卓

  

  雷电!暴雨!飑线!龙卷风!冰雹!近年来,灾害性天气频发,一些地方甚至在一天里就会出现“多警齐发”的现象。强对流天气具有突发性、强度大、持续时间短等特点,在世界上尚属预报难题。但是,强对流天气短时临近预报业务是国家防灾减灾、重大社会活动和精细化天气预报的迫切需要。

  目前,强对流天气短时临近预报业务的发展现状如何?我国与国外先进水平相比还有哪些差距?强对流天气短时临近预报的未来发展方向是什么?7月5日至7日,强对流天气国际研讨会在京召开。带着这些问题,记者采访了气科院灾害天气国家重点实验室副主任林永辉研究员和美国宾夕法尼亚州立大学气象学教授张福青。

  

  搭建合作平台 交流最新进展  

  由气科院灾害天气国家重点实验室主办,美国宾夕法尼亚州立大学、北京大学、南京大学、中国科学院大气物理研究所、南京信息工程大学协办召开的这次强对流天气国际研讨会旨在搭建一个沟通交流的平台,共同研讨强对流天气监测、预报和机理研究等问题。

  近年来,我国在强对流天气监测网的建设、强对流天气系统的预报及机理研究方面都取得明显进展。对飑线等中尺度天气系统的雷达监测技术已经逐渐向国际前沿靠拢,某些方面已经能够与国外发达国家相媲美。但是,不可否认的是,强对流天气的短时临近预报至今尚未形成比较完善的业务。

  “这次研讨会的召开能使年轻气象科技工作者与老一代科学家直接交流,也让我们更好地了解了发达国家强对流天气的研究和预报业务。”南信大一名研究生告诉记者。

  会议邀请了目前国际上很多高水平的强对流研究专家。会上,罗斯贝奖获得者、美国华盛顿大学的罗伯特·豪兹教授介绍了对流系统的全球分布特征及影响机理等内容;俄克拉何马州立大学的薛明教授讲述了用高分辨率模式做多模式系统集合预报中小尺度对流系统的最新进展;宾夕法尼亚州立大学保罗·马科斯基教授介绍了目前国际上对龙卷风的最新观测和研究进展;英国曼彻斯特大学的大卫·舒尔茨教授讲述了锢囚锋天气系统研究方面的一些最新进展。

  

  融合团队力量 缩小业务差距

  由于强对流天气短时临近预报牵涉到从监测、分析、数值预报到预报业务平台等气象业务的各个方面,因此建立完备的强对流天气短时临近预报系统是一个非常复杂和重要的系统工程。

  我国强对流天气短时临近预报业务与国际先进水平相比,差距主要表现在以下几个方面:业务起步晚,还不够成熟;业务分工尚不太明确,未形成国家与地方上下有效协作和规范的业务预报流程和布局;专业化的预报队伍未完全在全国业务预报中建立起来;我国幅员辽阔,强对流天气的发生发展(尤其是触发机制)千差万别,给预报带来较大困难;面向强对流天气预报的研究仍亟待加强。

  目前,我国对强对流天气(如飑线等)系统发生发展的规律和机理研究明显落后于国际先进水平,中小尺度天气系统的物理结构及其发生发展过程和机理尚不清楚。强对流天气概念模型主要是天气尺度的系统配置,缺乏强对流天气中尺度概念模型。

  在业务预报流程方面,最大的挑战来自各级台站的有效协作与分工,需要在全国逐步建立有效合作的强对流天气展望、警戒和警告预报业务。此外,发展科学的强对流天气预报检验方法,尽可能地获取强对流发生的事实(有效利用灾情直报系统、气象信息员队伍)才有可能科学定量地评估我国的短时临近预报业务水平。

  林永辉坦言,目前,我国在中尺度强对流灾害性天气系统研究方面力量薄弱,我们希望更多的人参与进来,营造一个既有竞争又有合作的研究环境。从目前看来,大家研究的领域分块性太强,比如这个人是做模式的,那个人是做观测的,很难把不同领域的科学家真正融合在一起。

  

  明确研究定位 联合应对挑战

  由于导致强对流天气的系统属于中小尺度天气系统,很难被常规气象观测网捕捉到,因此,非常规观测资料(自动站、雷达、卫星、雷电、全球定位系统、风廓线雷达等)及其融合、同化资料和中尺度数值模式资料是进行强对流天气短时和临近预报的主要资料基础。目前,美国、英国、加拿大、澳大利亚、法国、日本、韩国等国家都建立了强对流天气短时临近预报系统和业务;香港天文台、中国气象局也各自建立了强对流天气短时临近预报系统。

  张福青介绍,美国国家环境预报中心(NCEP)的国家强风暴预报中心(SPC)承担着全国的强对流天气预报业务,拥有一支20多人的专业预报队伍,并建立了与地方台站分工明确、业务联系紧密的强对流天气预警业务,即国家级负责强对流天气的展望和警戒业务,地方台负责临近警报业务,地方台站根据国家级的预报及时启动临近警报业务。这种业务流程的建立既体现出对强对流天气在不同时间、空间尺度上的全面监测以提高预警率,也体现了业务分工的集约化。

  针对目前我国强对流天气短时临近预报面临的挑战,林永辉和张福青认为,应进一步加强强对流天气系统的监测能力及人才队伍建设;进一步加强中尺度天气分析,实现资料的客观诊断分析与人工分析相结合,建立各种非常规资料的中尺度分析技术储备,大力发展和改进快速融合各种资料的中尺度分析系统;进一步完善强对流天气临近外推预报方法。虽然我国的强对流天气临近外推预报方法相对比较成熟,但目前的大多数外推预报算法没有考虑对流系统的生消、且预报时效较短、预报准确率不高、没有分类强对流天气预报,因此需要在雷达数据质量控制与雷达资料识别强对流天气基础上,进一步改进各种外推算法,并进行外推算法的集成;大力加强短时临近预报技术的研究;加强关键区域强对流天气发生发展的机理研究,尤其是强对流天气的触发机制和雷雨大风、冰雹等发展演变规律研究。分析各地不同类型强对流天气发生发展的气候规律和特征。进一步加强预报员强对流天气短时临近预报技术总结;进一步推动强对流天气的联合研究工作。

  

  强对流天气:引发强对流天气的中小尺度天气系统,空间尺度小,水平尺度一般小于200公里,有的仅有几公里。生命史短暂、有明显的突发性,约为1小时至10几小时,较短的仅几分钟至一小时。来临时常伴随电闪雷鸣、风大雨急等恶劣天气。是具有重大杀伤性的灾害性天气之一。

  强对流天气大体上可将其归纳为以下几类:飑线、龙卷风、冰雹、雷雨大风、短时强降水以及雷暴。

  我国强对流天气的特点是:发生季节早、结束迟;强度大、破坏性强;水平尺度小,生命史短。

  我国强对流天气出现时间:春、夏、秋三季是我国强对流天气多发的季节。我国幅员辽阔,各地气候特点迥异,因此强对流天气出现的时间也不一样,一般来说,南方比北方来得早、结束迟。

  环流成因:当北方南下的冷空气与比较潮湿的暖空气发生激烈碰撞,大气层结十分不稳定,特别是当形成上冷下暖的不稳定大气层结时,就会很容易产生强烈的垂直运动而导致强对流天气出现。

  (责任编辑:颜昕)

  





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