張錦程

摘 要 準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)分析，可以幫助人們合理地安排第二天的行程，同時(shí)對(duì)一些嚴(yán)重且具有危害性的天氣進(jìn)行預(yù)測(cè)，可以有效的起到防范自然災(zāi)害的作用。而現(xiàn)在的天氣預(yù)報(bào)分析系統(tǒng)，幾乎都是建立在風(fēng)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，并且它對(duì)各種強(qiáng)對(duì)流天氣探測(cè)的準(zhǔn)確度是極高的。尤其是強(qiáng)對(duì)流天氣所帶來的暴雨，雷暴，大風(fēng)，龍卷風(fēng)，冰雹等都能通過風(fēng)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與預(yù)報(bào)，人們通過準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)對(duì)各種自然災(zāi)害采取相應(yīng)的預(yù)防方式，可以極大地減少了強(qiáng)對(duì)流天氣給人們帶來的經(jīng)濟(jì)損失。因此分析與研究風(fēng)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)，對(duì)預(yù)防強(qiáng)對(duì)流天氣有著重要的意義。

關(guān)鍵詞 風(fēng)場(chǎng)信息；強(qiáng)對(duì)流；天氣預(yù)報(bào)；分析

我國(guó)是世界上自然災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家之一，且以暴雨居多，因暴雨影響而導(dǎo)致的各種洪澇災(zāi)害，也是我國(guó)現(xiàn)在所面臨的主要環(huán)境問題之一。具我國(guó)有關(guān)部門的專業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)每年因?yàn)楦鞣N洪澇災(zāi)害，而導(dǎo)致的人員傷亡情況達(dá)到數(shù)千人之多。并且在強(qiáng)對(duì)流天氣的影響下我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，水利水電，交通運(yùn)輸，電力輸送，建筑施工都會(huì)受到相應(yīng)的影響。同時(shí)，在暴雨的影響下，會(huì)產(chǎn)生溫度變化，從而引發(fā)冰雹，冰雹災(zāi)害會(huì)造成我國(guó)每年幾十億元的經(jīng)濟(jì)損失。所以提高強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確分析，不僅可以對(duì)各種因天氣影響而產(chǎn)生的自然災(zāi)害進(jìn)行防范，同時(shí)還能減少各種經(jīng)濟(jì)損失，并提高人身的安全保障。因此研究風(fēng)場(chǎng)信息，尤其是風(fēng)場(chǎng)垂直切變信號(hào)，對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)與識(shí)別有著重要的意義。

1 強(qiáng)對(duì)流天氣風(fēng)場(chǎng)特征——對(duì)流風(fēng)暴

強(qiáng)對(duì)流天氣往往會(huì)伴隨著對(duì)流風(fēng)暴產(chǎn)生，并且對(duì)流風(fēng)暴的產(chǎn)生是強(qiáng)對(duì)流天氣風(fēng)場(chǎng)的特征，因此及時(shí)掌握對(duì)流風(fēng)暴的產(chǎn)生與發(fā)展，是進(jìn)行強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)的關(guān)鍵因素。對(duì)流風(fēng)暴的形成原因，主要是由一個(gè)或者多個(gè)對(duì)流單體所組成的，并且還能將其具體的分為普通單體以及超級(jí)單體兩種。

1.1 對(duì)流單體的發(fā)展過程

對(duì)流風(fēng)暴的發(fā)展過程，主要是對(duì)流單體的發(fā)展過程，在對(duì)流單體進(jìn)行垂直運(yùn)動(dòng)的過程中，就會(huì)引發(fā)對(duì)流的產(chǎn)生。當(dāng)對(duì)流單體周圍的環(huán)境有了不同變化后，那么就會(huì)直接影響著對(duì)流單體的發(fā)展，它會(huì)隨著環(huán)境的溫度變化，移動(dòng)速度等因素，決定著對(duì)流單體的發(fā)展強(qiáng)弱。積云中的對(duì)流單體垂直速度在逐漸進(jìn)行發(fā)展的過程中，就可以通過多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的天氣分析與預(yù)報(bào)。當(dāng)對(duì)流單體從塔狀積云階段，逐漸地轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒祀A段和消亡階段的過程中，多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)回波的輕度，以及徑向速度對(duì)其進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)。而對(duì)流單體的生命史僅存在25-45min，并且一場(chǎng)對(duì)流風(fēng)暴的形成，會(huì)包含數(shù)個(gè)對(duì)流單體，并且在對(duì)流單體發(fā)展的過程中，對(duì)流單體會(huì)不停地向外擴(kuò)展冷性氣流，最終在環(huán)境的影響下，對(duì)流風(fēng)暴會(huì)維持?jǐn)?shù)小時(shí)。

1.2 影響對(duì)流風(fēng)暴發(fā)展的因素

在對(duì)流風(fēng)暴的發(fā)展過程中，要及時(shí)掌握影響強(qiáng)對(duì)流天氣形成的因素，這樣就能及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行分析與預(yù)報(bào)，并且還能提高對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)時(shí)間與效率。而影響強(qiáng)對(duì)流天氣中對(duì)流風(fēng)暴發(fā)展的關(guān)鍵因素主要包括：環(huán)境中的熱力不穩(wěn)定，垂直風(fēng)切變大小，風(fēng)暴云內(nèi)的水汽含量等三方面。熱力的不穩(wěn)定就會(huì)直接影響對(duì)流風(fēng)暴的發(fā)展類型，而垂直風(fēng)切變會(huì)影響對(duì)流發(fā)展的強(qiáng)弱程度，風(fēng)暴云內(nèi)的水汽含量，會(huì)導(dǎo)致冰雹的形成。但低層水汽含量過大，對(duì)流云發(fā)展早期，就會(huì)有大量水汽凝結(jié)，阻礙上升氣流發(fā)展。這也是熱帶地區(qū)多對(duì)流性暴雨卻少降雹的原因。

2 強(qiáng)對(duì)流天氣分析預(yù)測(cè)——風(fēng)速矢端圖

在分析預(yù)測(cè)強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)展的過程中，垂直風(fēng)切變矢量的大小對(duì)其有著直接地影響，因此對(duì)垂直風(fēng)切變矢量進(jìn)行及時(shí)的反應(yīng)與掌握，就可以增加對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)展預(yù)測(cè)，從而提高強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)的效率。風(fēng)速矢端圖是由各層的切變風(fēng)矢量組成的，風(fēng)速矢端圖可以通過表現(xiàn)同一個(gè)地理位置的風(fēng)向，風(fēng)速隨高度變化及風(fēng)的垂直切變的關(guān)系，然后確定強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)展情況與預(yù)期時(shí)間。

風(fēng)速矢端圖的形狀與對(duì)流風(fēng)暴強(qiáng)度的發(fā)展有著很大的關(guān)系，當(dāng)垂直風(fēng)切變相對(duì)較弱時(shí)，風(fēng)速矢端圖會(huì)呈現(xiàn)弱氣流和無組織的垂直風(fēng)廓線特點(diǎn)，在熱力不穩(wěn)定的環(huán)境中，垂直風(fēng)切變加強(qiáng)會(huì)直接影響對(duì)流風(fēng)暴的強(qiáng)度，延長(zhǎng)對(duì)流風(fēng)暴時(shí)間，利于多單體風(fēng)暴、咫線和超級(jí)單體風(fēng)暴的發(fā)展。所以對(duì)流層的風(fēng)切變是強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生的主要原因，而風(fēng)速矢端圖的曲率值能準(zhǔn)確地將對(duì)流天氣進(jìn)行準(zhǔn)確的分析與預(yù)測(cè)。

3 強(qiáng)對(duì)流天氣分析預(yù)測(cè)——螺旋度

螺旋度是表示流體旋轉(zhuǎn)同時(shí)沿著旋轉(zhuǎn)方向運(yùn)動(dòng)的，具有動(dòng)力特性的一個(gè)物理量。其最早應(yīng)用在研究流體力學(xué)中，但隨著相關(guān)學(xué)者對(duì)螺旋度的研究，并取得了一定的研究成果后，部分氣象學(xué)家也將螺旋度應(yīng)用到了天氣的預(yù)測(cè)研究中。經(jīng)過大量數(shù)值實(shí)驗(yàn)與分析，明確了垂直螺旋度能反映出與天氣現(xiàn)象密切相關(guān)的物理量配合情況。并且在強(qiáng)對(duì)流天氣中螺旋度還能及時(shí)地反映出對(duì)流云層中的維持情況，發(fā)展情況以及對(duì)流云層的波動(dòng)程度。因此螺旋度在當(dāng)今的強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)分析中，有著較為重要的應(yīng)用價(jià)值，并且隨著氣象學(xué)家對(duì)螺旋度的不斷研究，以及在強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)測(cè)的使用與完善，使螺旋度已經(jīng)逐漸地成為了當(dāng)下天氣預(yù)報(bào)分析的重要物理量。

4 強(qiáng)對(duì)流天氣的識(shí)別預(yù)報(bào)

在對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行識(shí)別與預(yù)報(bào)的過程中，需要以多普勒雷達(dá)系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件為基本，然后再應(yīng)用風(fēng)場(chǎng)信息的文件以及風(fēng)速失端圖，螺旋度進(jìn)行實(shí)際天氣數(shù)據(jù)的對(duì)比，然后繪制成成天氣雨量曲線以及風(fēng)暴螺旋度曲線，最后在對(duì)其進(jìn)行氣象分析，最終達(dá)到對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)的作用。

在進(jìn)行強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)的分析過程中，我們首先要建立起風(fēng)場(chǎng)信息文件，并且根據(jù)風(fēng)速失端圖以及螺旋度曲線圖，總結(jié)出相應(yīng)的天氣變化規(guī)律，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際降雨數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)際的天氣雨量曲線圖的設(shè)計(jì)，為強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)分析，提供準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)支持，最終得到準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)分析數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊璐，等.高時(shí)空分辨率三維風(fēng)場(chǎng)在強(qiáng)對(duì)流天氣臨近預(yù)報(bào)中的融合應(yīng)用研究[J].氣象學(xué)報(bào)，2019，77（2）：243-255.

[2]孫偉，等.2018年3月4日強(qiáng)對(duì)流過程多源資料分析[J].氣象科學(xué)，2019，39（5）：675-684.

[3]吳彬，等.基于多普勒雷達(dá)的強(qiáng)對(duì)流天氣監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2018，46（8）：1553-1557.