1泰来县气象局 黑龙江齐齐哈尔 162400 2延寿县气象局 黑龙江哈尔滨市 150700
摘要:近年来,随着我国社会经济的高速发展和气象科学技术的不断进步,由此极大地增加了气象服务的需求,相应地也将更加丰富的内涵赋予给天气预报技术。强对流天气的形成过程比较复杂,由于天气系统之间的相互影响,周边大气气象要素的水平和垂直梯度也有时会出现十分剧烈地变化,这样就可能诱发雷暴的出现,并且还伴有其它强对流性的天气现象,由于季节和地形等影响,最终会影响强对流系统的移动、维持以及消散。因此,强化对雷暴与强对流临近天气预报技术的研究十分有必要。
关键词:雷暴;强对流性天气;天气预报;技术
引言
现阶段我国对雷暴和强对流天气的监测方式,主要是通过各种气象卫星进行有效的预测。由于雷暴和强对流天气很容易导致各种恶劣天气自然灾害,从而造成一定的经济损失和人员伤亡。所以当下必须要加强对临近天气预报技术进行研究和提高,这也是减少天气灾害的主要措施之一,使用先进有效的技术对临近天气进行监测,可以减少相关损失。
一、雷暴的加强及消散
雷暴的加强一般有五个决定性因素:(1)两个雷暴或多个雷暴合并到一起,形成强雷暴;(2)雷暴遭遇到辐合线也会被加强;(3)雷暴的出流边界紧紧贴着雷暴,将导致多数雷暴的强度保持不变,少数雷暴强度将提高;(4)雷暴的出流边界遭遇积云或另一条辐合线时也会加强;(5)联系雷暴的低层辐合强度较大也会促使雷暴变强。
雷暴的消散通常有三个决定性因素:(1)雷暴跟出流边界之间的距离越来越大,它的暖湿气流供应就被逐渐切断而趋于消散;(2)雷暴移动到一个较稳定的区域里,消除对流的有效位能,自然雷暴也随之消散。然而判断稳定区域时不仅要探空曲线,还可以检查是否存在积云以确定该区域是否稳定。如果气象观察员通过气象卫星提供的高分辨率可见光云图观察到区域里没有积云,是绝对晴空状态,那么该区域很可能是稳定的、缺少汽水的。当然,对区域稳定性的判断还有一种方法,即前一小时雷达估计到的累计雨量较大,则区域里的平流过程较弱,在未来几小时这个区域将保持稳定的状态;(3)雷暴的尺度减小、强度变弱,且雷暴周围不存在辐合线时也有利于雷暴的消散。
二、强对流天气的临近预警
所谓的强对流性天气主要指冰雹(直径超过10毫米)、龙卷(任何级别)、暴雨和雷暴大风(17m/s)等天气过程,天气雷达则是预报临近预警的最主要工具,在此过程中需要将人工观测报告、高分辨率卫星云图、地面自动观测以及闪电定位资料等适当的结合起来。天气雷达的传统观测方式主要在低仰角的基础上完成反复的扫描,当发现强回波以后需要进行必要的垂直扫描,但是由于这种扫描的进行必须要沿着雷达的径向,且反射率因子的三维结构预报员较难准确地把握,由此造成了较高的虚警率。伴随着气象技术的不断发展,强对流风暴探测技术逐渐兴起,该技术主要是在天气雷达的帮助下完成扫描并观测相关体积,从低仰角开始对每个仰角进行1圈的扫描,之后回归最低仰角,然后进行下一个体积扫描。同时,提前估计和判断强对流天气的潜势是做好临近预警的关键,强对流天气的出现除了上述三个基本要素有关以外,还与垂直风切变有关,随着高度的变化风向风速会相应的发生一定的改变。在垂直风切变环境下,区域性的雷暴天气、F2级以上的龙卷以及强冰雹等时常会出现,而较强垂直风切变在一定程度上并不是对流性暴雨出现的条件。
超级单体风暴的产生主要是在对流有效位能条件和较强垂直风切变的影响下,其所具备的对流风暴以持久且深厚的中气循为主,且雷暴大风和强冰雹的发生率超过80%,类似情况下极端强烈的雷暴大风也会产生,龙卷和冰雹天气时常出现。
三、雷暴与强对流临近天气预报技术进展
(一)雷暴识别跟踪分析与临近预报技术
雷暴识别跟踪分析与临近预报技术又称为TITAN,是采用直接坐标的对流风暴外推系统,主要是在三维直角坐标系中插入单部或多部雷达的发射率因子,整合处理雷达数据,结合临近天气预报的实际需要,构建雷达三维数字化拼图。利用TITAN识别单体雷暴的效率较高,对雷暴单体水平投影面积的拟合主要是应用一个椭圆,而在TITAN应用过程中,椭圆的长轴与水平轴的夹角是雷暴单体的重要特征,路径与区域大小是雷暴单体临近预报的主要内容,雷暴单体的区域大小用椭圆的面积大小表示。随着TITAN的发展和改进,雷暴临近预报系统孕育而生,雷暴临近预报系统作为TITAN不断发展的产物,对强化雷暴与强对流天气的临近预报具有重要的影响和意义。雷暴临近预报系统的预报原理是将雷达与闪电定位的资料输入系统中,然后根据其运行原理和相关数据,对雷暴的位置进行识别和追踪,从而达到临近天气预报的目的。
(二)基于云图的雷暴临近预报系统
基于云图的雷暴临近预报系统主要是运用卫星对雷暴发生的路径进行识别和追踪,此项技术在欧洲使用的范围比较广泛。基于云图的雷暴临近预报系统是依靠卫星云图的可见光和红外特征对雷暴进行识别和预报,其劣势是无法进入雷暴内部,因此,该项技术对雷暴强弱的判断较弱,相较于前两种技术具有一定的局限性。基于云图的雷暴临近预报系统也有其独特的优势,其识别原理决定了其获取数据的速度,促使卫星资料能够第一时间输入,从而提高临近天气预报业务的效率。
(三)TREC
TREC雷暴与强对流临近天气预报技术进展主要体现在以下几个方面:第一,Rinehart等人在研究工作开展过程中为了实现对雷暴天气数据的综合,以图像特征识别、追踪技术等优势条件开发了TREC。TREC技术手段在应用过程中旨在要求预报员在天气预测工作开展过程中应注重强调对某一仰角进行扫描,同时注重基于扫描工作开展的基础上,对回波进行跟踪处理,且以跟踪数据整合的形式建构直角坐标,最终由此达到临近天气预报目的;第二,CTREC基于TREC技术的基础上实现,该技术手段在应用过程中为了实现对临近天气的预报,要求相关工作人员在实际工作开展过程中应注重参照雷达资料,将跟踪区域划分为“m×m”个像素,同时确保在区域划分过程中将其尺寸控制在标准范围内,由此达到高效率回波跟踪效果。此外,在CTREC技术应用过程中,亦要求预报员应注重强调对Z-R关系的应用,继而获取累积雨量预报数据。例如,英国NIMROD在临近天气预报工作开展过程中即强调了对TREC的应用。
结束语:
近几年来,恶劣天气的现象是越来越多,给社会带来的灾害也是越来越严重,那么对雷暴和强对流天气的监测就显得十分重要,当下需求不断加强对雷暴和强对流天气预报技术的深化研究,需要进一步提升。在明确目标的前提,还需要加强相关天气的监测和完善天气预报技术。不断采用SCIT、TITAN和TREC等技术进行多方位应用,全面提高雷暴与强对流临近天气预报技术。临近天气预报技术只是暂时的困难点,随着天气的恶劣变化,在未来还需要多种技术对天气进行监测和预报,需要不断创新和发展,提供更多的监测预报技术,提高预测结果的准确度,避免天气灾害带来的财产损失和人员伤亡。
参考文献:
[1]淡志文.雷暴与强对流临近天气预报技术研究[J].中国高新区,2019,000(003):38.