【氣象科普】強對流天氣為什麼最難報?

強對流天氣

進入汛期,雷電、冰雹、大風、短時強降雨相繼發生,俗話說“雹打一條線”、“雨隔一條路”、“東邊日出西邊雨”等,這些都形象說明對流天氣的特點。

【气象科普】强对流天气为什么最难报?

漫畫“東邊日出西邊雨”

破壞力和局地性極強

強對流天氣的預報之所以是所有的天氣類型中最難預報的,原因還要從它究竟是什麼、怎樣發生的說起。

強對流天氣,則是指發生突然、天氣變化劇烈、破壞力極大,常伴有雷雨大風、冰雹、颮線、龍捲、短時強降水等強對流災害性天氣。強對流天氣容易造成災害,破壞性、影響性比較強。此外,局地性較強,空間範圍較小,持續時間或者生命期比較短,卻能在短時間內釋放出強大的力量。這一特性使得強對流天氣家族中的每種天氣現象都擁有著極強的破壞力和災害性。

在我國,強對流天氣常發於春夏兩季,這兩季發生的強對流天氣對城市和農村的影響也各有不同。在春季,經常出現的是冰雹大風,容易破壞建築物,甚至造成人員傷亡;對於農業生產而言,則會摧毀農作物,破壞農業設施。強對流天氣多發生在夏季,這段時間裡氣溫高、溼度大,為對流產生提供了有利的溫度層結和水汽條件。在一天當中對流天氣往往形成在午後到傍晚,有時可以持續到前半夜,這和氣溫的日變化密切相關。夏季經常“光臨”的則是短時強降水以及雷暴大風等,排水設施較差的城市可能引發內澇,而在地質結構薄弱的地區,易出現山洪、山體滑坡、泥石流等自然災害,短時強降雨也會使江河湖水位在短時間內迅速升高引發洪水,威脅人們的生命和財產安全。

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強對流天氣預報是一道世界性的難題

尺度小又迅速發展的天氣系統,在氣象上來講是預報的難點。在目前的觀測條件下,不僅是中國,放眼世界各國,對於其信息的掌握也都還不夠全面,因此對這種天氣的認識和了解還存在著一定的侷限性。強對流天氣的難以預測性是國內外從事氣象預測和科學研究的專家、學者共同的認識。

現在世界上各個國家對於可能性的預報都只是潛勢預報,即在某一個相對比較長的時間段裡,某個地區可能會有對流天氣的發生。由於時段較長,所以只能全面地給出一個大範圍的預報,並不特別具有針對性。所以為了做好有針對性的服務,世界各國就採取臨近預警方式來加強服務和指導。

短時強降水當屬強對流家族中較容易預報的一種天氣現象。夏季很多降雨是穩定性降水和對流性降水混合的,對流性降水往往在短時間內降水量很大,帶來的影響也非常大。近年來,我國在短時強降水落區預報準確率逐年穩步提升的同時,小時雨量強度的預報提高了強對流天氣預報的精細化水平和服務能力。

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雷電災害是強對流天氣造成的主要災害之一,由於雷電形成迅速給其預警預報帶來了極大的困難,國內外研究和業務人員圍繞雷電短時預報做了大量的研究,利用中尺度觀測系統、雷達、衛星和雷電定位系統等獲得觀測資料以及數值預報模式產品,開展了雷電天氣的臨近預報技術開發和業務運行,例如美國目前可以給出3小時後的累點發生概率產品。我國的雷電預警預報技術和方法的研發近年來才剛起步,主要以雷電臨近預報產品和雷電預警預報系統為主。但雷電的預警預報由於受對雷電本身物理過程認識不足等原因,到目前為止還沒有十分成熟的業務系統。

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龍捲風由於其屬於小尺度天氣系統或者小概率事件,其時間、空間隨機性較強,目前絕大多數的氣象探測設備和探測系統都無法有效監測、追蹤龍捲風的發生發展。因此,即使是在美國,儘管其已經開展了多年的龍捲風預報和監測,氣象監測站距離逐年縮小,雷達網也日趨健全,但仍然難以準確預報,預警時間依然有限。

冰雹的預報也存在著較大的困難。只要大氣條件適合,在任何地方都會有冰雹出現。同時,預兆著冰雹出現的特徵容易被強降水、雷雨大風等天氣特徵所掩蓋,這就更增加了預報的難度。目前數值天氣預報可以給出冰雹形成的一些相關氣象要素條件,但並不能直接給出冰雹大小的最終預報結果。冰雹的預報主要還是通過預報員對各類天氣要素的把握,再根據歷史資料等綜合分析而得出。目前冰雹預報的重點在於報準“下不下”,而預判冰雹大小,涉及的要素更為繁多,機理更加複雜,目前還只能是粗略的估測,無法應用到業務中。氣象專家試圖通過雷達回波識別冰雹粒子的大小,通過冰雹探測算法,判別出現各尺寸冰雹的概率、強冰雹的概率並估計最大冰雹直徑。這一方法可用於距離天氣發生1小時內的臨近預報,目前尚不成熟,效果還有待檢驗。在對冰雹的預報上,目前只能更多依靠多普勒雷達進行連續監測,儘可能在強對流天氣發生的臨近時刻發現冰雹特徵,並及時通過預警的形式向公眾發佈。

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多種強天氣預報預警產品

天氣預報從預報服務時效上可分為臨近預報、短時預報以及短期預報。臨近預報是0-2小時內的天氣預報,短時預報是指2-6個小時內的天氣預報,超過6小時的天氣預報則被劃分到短期預報中。在這三種時效的預報中都有針對強對流天氣的預報預警產品。


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