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强对流天气预警:与灾害来场赛跑

来源: 中国气象报 2017年09月08日 15:13

  

导语:进入8 月以来,全国强对流天气多发,内蒙古、黑龙江等地更是出现了龙卷风,对人民生命财产构成了严重威胁。

图片来源:中国气象报社

由于强对流天气具有局地性强、突发性强、移动速度快、尺度小等特点,其预报预警难度较大,是国际气象学界公认的难啃的“骨头”。但由于其破坏力大,各国气象部门不断努力以期解决其预警的问题。

嘉宾:中央气象台首席预报员方翀

中央气象台强天气预报中心高级工程师盛杰

采访人:本报记者崔国辉

赢得这场赛跑的难度不小

强对流天气不容易被发现,即便发出预警,有时也很难打出足够的提前量。例如,8月11日,北京遭遇大范围冰雹天气,而预警的发出只比冰雹的到来提前了半小时。

“强对流天气的预警是个国际性难题,其准确率相比其他类预警更低。”方翀说。这与强对流天气的自身特点有关,它往往非常剧烈,时间和空间的尺度都很小。从时间尺度来说,强对流天气通常在一两个小时内就发生、发展、结束;从空间尺度来说,以北京市为例,可能海淀区在下冰雹刮大风,而朝阳区就没事。正因为发生快、个头小,所以强对流天气不容易被发现,预警有时很难打出足够的提前量。

图为甘肃白银遭遇冰雹天气。 张其文 摄

 一方面,因其“飘忽不定”,强对流天气的历史数据积累不足,不利于人们认识和分析其规律。现代天气预报基于计算机数值模式,如果缺乏大量基础数据,模式中的计算方程和假设可能就不合理,从而影响预测的精度,限制预警能力。

另一方面,强对流天气的“捕捉”难度大,对观测仪器有更高要求。“强对流天气尺度非常小,在雷达回波图上,就是几个像素点。”方翀说,“预报员需要根据雷达和自动气象站的观测结果进行研判,判断强对流天气出现的可能性,然后再决定是否发预警。”由于强对流天气影响大,而且会迅速被现实检验,预报员在判断是否发预警时会非常谨慎,争取掌握准确信息后才发布,避免空报、误报。

美国是全世界龙卷风最多的地方,1948年一个空军基地的几十架飞机被龙卷风摧毁,这一事件促使美国开始对龙卷风的可预报性进行研究。近70年过去了,美国依然无法做到对龙卷风百分之百准确预警。

中央气象台在2007年至2008年开始尝试发布强对流天气预警,至今已有十年,由于我国强对流天气过程中短时临近降水、暴雨等发生的几率明显高于其他类别的强对流天气,因此在这方面积累了一些经验,预报准确率也较高。

2017年5月3日18时左右,广西壮族自治区河池市凤山县遭遇雷暴、大风及冰雹等强对流天气。图片来源:中国气象网

据悉,2016年,中央气象台全年平均雷暴预警准确率约为35%,短时强降水预警准确率约为20%,风雹预警准确率约为5%。但如果针对某一次风雹过程,预警准确率也能达到30%。

强对流天气漏报的问题不容忽视。这是因为,强对流天气影响大,漏报造成的后果会十分严重。“近年来,我国强对流天气预警漏报的情况已经很少出现,不过,在预警范围和位置的准确性上还有提升空间。针对公里级区域进行强对流预警还有较大难度”方翀介绍。

图为在福州市南江滨公园拍摄到的闪电。摄影:颜家蔚

有的公众对于频繁收到预警信息感到烦闷,甚至放松了对强对流天气的警惕,但是预警信息对于避免更多人员伤亡和人民财产损失至关重要,公众还需对预警的准确率给予理解,并及时采取防范措施。

监测和预报为预警抢出提前量

“目前,我国强对流预警的发布主要依靠实况监测和潜势预报(一种短时临近预报),预报员根据进行判断、订正也起到重要作用。”方翀说。

2017年6月5日下午,江西省宜春市城区遭遇强对流天气,两小时内城区出现50毫米以上降水。图片来源:中国气象网

气象专家已经对强对流天气的发生机制有了初步了解,但是对其更深层次的发生、发展机理还需要继续研究,尤其是针对发生频次不高的强对流天气个例分析还比较匮乏。

 从技术角度来说,先进的数值预报模式的逐步使用和多普勒天气雷达网的逐步完善,为强对流天气的短时临近预报提供了最佳预报手段和预报方法。

目前,我国建立了由中期天气预报模式、中尺度数值天气预报模式、全球集合预报系统、热带气旋路径数值预报模式、沙尘暴数值模式等组成的数值天气预报业务体系,发展了精细到乡镇的气象预报系统和灾害性天气短时临近预报系统。

新一代天气雷达建设为强对流天气预警业务提供了重要支撑。截至今年5月,全国业务运行数量已达189部。同时,卫星资料和全国自动站资料的有效应用也在一定程度上提高了预警准确率。

广西贵港:强对流天气致多条路段积水。毛丽娜 摄影

不过,目前使用的新一代天气雷达数据时空分辨率有限,对于对流系统内部的小结构观测能力有限。为此,中国气象科学研究院研发了专门用于快速观测对流过程、具有多波束观测能力的X波段数字相控阵天气雷达。高时空分辨率的相控阵天气雷达,能更好地研究对流过程中小尺度系统,特别是快速变化系统的演变特征,揭示了对流云内部辐合的形成和演变过程,以及与对流发展的关系。

此外,运用图像识别和机器学习等新技术,快速和智能化地监测预警强对流天气已成为现实。就冰雹预警来说,通过机器学习,系统能清晰地分析出雷达回波上的冰雹特征,从而更好地识别冰雹云,并推算出其移速和移向,给出冰雹可能的影响范围。

预报、预警、预警信号环环相扣

“中央气象台发布主要发强对流天气预警,各省(自治区、直辖市)发雷雨大风、冰雹预警或预警信号,各地市级和县级气象局则只发强对流天气预警,其侧重点有所不同。”方翀说。

首先,中央气象台发布预警涉及的面积更大,需要至少相邻3个省份可能出现强对流天气才会发出预警;其次,相对时效更长,各省(自治区、直辖市)的强对流天气预警一般针对未来数小时的天气情况,中央气象台的强对流天气预警则涵盖未来24小时,以冰雹、雷雨大风、短时强降雨为主。比如强对流天气蓝色预警意味着该地区未来24小时内将出现8级以上雷雨大风天气或直径大于15毫米的冰雹,或出现小时雨强超过20毫米的短时强降水,并伴有雷雨大风、冰雹或龙卷。

“若强对流天气涉及面积不到3个省份,则会在强对流天气预报中对该预警信息予以体现。”方翀表示。另外,雷电虽然是强对流天气,但一般不在强对流天气预警中进行体现,而是直接发布雷电预警信号。

各地气象部门则通常发布的强对流天气预警信号有雷雨大风预警信号和冰雹预警信号。不过,并非所有省有雷雨大风预警信号,有的省份会在大风预警信号中对雷雨大风加以提醒;短时强降水则没有专门的预警信号,一般在暴雨或雷电预警信号中加以体现。

在临近6小时内,各省(自治区、直辖市)气象台会在中央气象台指导下或参照雷达资料自行发布预警。因各地区降水量、地形不同,涉及的预警也存在差异。比如在新疆,发布暴雨预警的降雨阈值会低一些。

国家级层面进行24小时的强对流天气实时监测、定期会商,有助于中央气象台和省级气象台站对强对流天气预报进行交流与有效联防;24小时的精细化预报产品,则进一步区分不同类别的强对流天气现象。

气象部门一般会通过短信、电视、互联网等多种渠道发布预警。对于公众来说,接收气象部门发布的强对流天气预警,通常需要提前一两天关注天气预报中是否提到有强对流天气发生的可能性。强对流预警的时效较短,因此,在当天也要特别留意是否发布了该预警。

来源:《中国气象报》2017年9月1日四版

图片参考资料:中国气象网  中央气象台 中新网 百度等

责任编辑:张小娟


 
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