浅析雷暴与强对流临近天气预报技术进展

浅析雷暴与强对流临近天气预报技术进展

洪程 张维 陈经纬

全椒县气象局 239500

摘要：临近预报是指0~6h的高时空分辨率天气预报，该时段内出现的雷暴、强对流、降雨、暴风雪等是主要的预报对象，而雷暴和强对流天气的临近预报则具有极大的挑战性。随着社会经济和科学技术水平的快速发展，社会大众及各行各业对气象服务的需求不断增多，且对天气预报工作给予了高度重视。借助于天气预报可提前做好出行准备，同时还能为防洪抗灾提供指导，最大限度的避免或者降低自然灾害造成的损失。基于此，本文首先对雷暴天气进行了简要概述，接着分析了雷暴与强对流天气预报技术进展，最后则给出了几点提升雷暴与强对流临近天气预报技术的对策，仅供相关部门进行参考借鉴。

关键词：雷暴 强对流 临近天气 预报技术

引言

雷暴是最为普通的对流性天气，强对流天气大都是雷雨大风、冰雹、龙卷风、短时强降水等天气，这种类型天气的主要特点是突发性和局地性强、持续时间短、造成的危害严重，是天气预报业务的难点。在防灾减灾、重大社会活动和精细化天气预报中，对雷暴及强对流临近天气预报提出了更高的要求。因气候和地理位置的综合影响，雷暴与强对流天气在我国频繁出现，往往会造成巨大的人员伤亡和经济损失。我国强对流天气的地理分布极不均匀，且季节和日变化特征较为显著，主要集中在每年的4~9月份。其中华南、云南和青藏高原等地属于雷暴高发区，青藏、云贵高原及其他山地则是冰雹多发区；我国东部地区则主要分布有大冰雹；华中和华东等地则主要是雷雨大风、龙卷强对流天气，这些区域是雷暴与强对流天气预报的重点区域。因雷暴与强对流天气属于中小尺度天气系统，利用常规气象观测网很难准确捕捉，而将非常规观测资料、中尺度数值模式数据和同化数据结合起来，则是开展雷暴与强对流临近天气预报的主要资料。我国的临近预报业务起步较晚，伴随着多普勒天气雷达的布网，雷暴与强对流临近预报逐渐成为省级和地市级气象部门的重要业务内容，而借助于发达国家的先进技术和经验，我国的临近预报业务水平得到了快速增强。为了提升临近天气预报的精确度水平，有必要对其的预报技术进展进行研究。

1、雷暴天气概述

雷暴与强对流天气的危害较为严重，由于雷暴天气呈现出逐年增加的趋势，其决定性因素主要包括：①两个或多个合并的雷暴；②遇到辐合线后雷暴加强；③雷暴出流边界紧贴其它雷暴，使得多个雷暴强度没有发生任何变化；④雷暴出流边界与其他辐合线或积云相遇，随着天气的变化雷暴逐渐消散。雷暴消散的因素包括有：出流边界与雷暴间的距离不断增加，切断了雷暴湿气流供应，进而造成雷暴消散；雷暴逐渐向稳定区域内移动的过程中，对流天气的有效位能不断消除，雷暴也开始消散；随着雷暴尺度的减小，其强度也开始降低，一旦辐合线从雷暴周围消失，雷暴会不断消散。

2、雷暴及强对流临近天气预报技术进展

2.1SCIT算法技术

SCIT主要是跟踪识别单一风暴的有效算法，需要对单一风暴进行了解，而阈值的设置需要按照从小到大的顺序设置，还要确保可以有效跟踪和识别所有的单一风暴，并对具体雷暴位置进行分析。在对雷暴跟踪时，需要认真检查雷暴变化情况，随着时间的变化雷暴也会发生移动。将雷暴变化和位置信息进行结合，将其移动的方向及其对移动区域的影响推算出来。部分学者指出了不能单纯借助于SCIT技术对雷暴和强对流天气进行预测，否则会影响准确度水平。在我国，预报员不能单独跟踪风暴单体，需要在SIL中引入SCIT算法技术，以监测临近天气，将自然灾害带来的损失降到最低。由此可以看出，在临近天气预报中，SCIT算法技术发挥着十分重要的作用。

3.2 TITAN

TITAN即雷暴识别跟踪分析和临近预报技术，该技术属于外推系统，可以将对流风暴发生变化情况预测出来。TITAN技术是以雷达作为中心而形成的垂直坐标，雷暴和强对流的回波强度超过了35dbz，可以要求有一个或多个雷达，对其的要求并不高。另外，TITAN技术的优点就是可对雷暴和强对流进行简单识别、准确定位，进而增强雷暴监测的准确率。随着科学技术水平的快速发展，通过优化和完善TITAN技术，对雷暴单体识别的精确率得到了进一步增强。

2.3 TREC算法技术

TREC算法中主要应用了雷达跟踪技术，主要通过天气图片对天气状况的流动模式进行跟踪。TREC算法技术产生的主要目的是综合雷暴和强对流临近天气预报产生的数据，以对临近天气预防进行追踪和准确识别图像数据信息。在运用TREC时，预报员需要使用交叉算法。在监测天气过程中，通过仰角跟踪雷达的回波类型，对反馈的信息进行处理，跟踪回波，进而对雷暴进行分类处理。在对TREC算法技术不断完善的基础上，出现了CTREC技术，该算法主要是利用垂直坐标，为了提升该技术的监测精确度水平，需要将其与雷达数据进行结合，将跟踪区域演变成多个像素，并使其固定在一定区域内，若尺寸过大，说明回波分辨率偏低，反之亦然。TREC算法在跟踪中可对方形区域大小进行调整，同时还能对雷达回波内部结构进行改变。在Z-R关系的基础上，可对反射率因子进行分析，以将降水量和降水区域概率计算出来。

3、提升临近天气预报技术对策

3.1加强监测能力建设

对于气象部门来说，应及时将站点观测到的重要天气报告信息上传到国家气象信息中心；对各种非常规观测获取的大气垂直分布资料、风廓线雷达资料等加强利用；做好自动气象站的日常维修维护，并使用科学有效的方法制定出针对性强的台站气象资料质量控制方案；对国家现有的雷电定位网、云闪定位网加强建设；针对关键区域内雷达网不能完全覆盖的区域增设雷达站点，并根据不同观测资料信息对雷达产品进行完善；针对雷暴与强对流天气临近天气预报中的下一代气象卫星资料加大研究力度，并构建相关的技术储备。

3.2加大短时临近预报技术研发力度

要对外推预报和数值预报相融合的短时临近预报技术加大研发力度，所需的融合方法主要包括NIWTO融合方法、NIWTO趋势法和ARMOR方法。第一种是以预报值为雷达外延和数值模式预报结果的加权平均；确定外延预报和模式预报精度及预报时间的统计关系可求取权重系数；第二种则是需要将降水区域和强度信息进行结合，订正雷达外延的降水强度及影响范围信息，进而形成最终的预报信息；第三种则是在雷达观测分析模式预报的强度误差和降水位置，获取误差时间变化趋势，最后修正模式预报的降水和强度误差信息。可以对物理量诊断技术加大研发，积极研发多指数信号集成技术。

3.3完善强对流天气临近外推预报方法

当前，虽然雷暴与强对流临近天气预报的外推方法较为成熟，但是有很大一部分的外推预报算法并没有将对流系统生消、预报时效性、预报准确率不高等因素考虑进入，会对临近天气预报的精准性产生影响。可以将雷达数据质量控制与雷达资料识别技术进行结合，以对不同类型的外推算法进行改进，进而形成外推算法集成。改进的外推算法主要有TREC算法、定量降水临近预报算法的改进，尤其是要对短时强降水临近预报进行改进；针对SCIT和TITAN算法的改进需要结合其他资料信息，做好雷暴初生、增长、衰减及消亡预报；同时还要对闪电、雷雨大风、冰雹的临近预报算法不断进行完善。

参考文献：

[1]赵钟博.雷暴与强对流临近天气预报技术进展研究[J].地球,2016(9):459.

[2]胡巧儿.雷暴与强对流临近天气预报技术探究[J].南方农业,2016,10(36):95-96.

作者简介：洪程（1981.03）男，汉族，安徽省全椒县人，本科学历，工程师，从事研究方向或职业：县级综合业务。