短時臨近預報破解天氣“瞬間密碼”
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近日,四川省宜賓市屏山縣遭遇一場強對流天氣過程,該縣部分區域出現破記錄的最強風速,達33.1米/秒。狂風肆虐下,屏山縣大乘鎮巖門村七四茶廠廠房頂棚發生倒塌。好在氣象部門事先做出精準及時的短時臨近預報,當地政府及相關部門緊急響應、果斷處置,處于險情中的26名工友被迅速撤離,避免了人員傷亡等情況發生。
氣象部門的短時臨近預報是什么?與常規的天氣預報有何關系?它在預報服務中能解決什么問題、發揮何種作用?記者采訪了國家氣象中心強天氣預報中心技術總師鄭永光。
據了解,短時臨近預報包括了我國天氣預報業務中的兩個部分,即短時預報和臨近預報。一般來說,未來0小時至2小時的天氣預報稱為臨近預報,2小時至12小時的預報稱為短時預報。鄭永光表示,我國位于東亞季風區,冷暖、干濕空氣交匯頻繁,暖季對流系統活躍,經常產生短時強降水、冰雹、雷暴大風、龍卷風等強對流天氣。而這些天氣往往突發性強、尺度小、演變快,同時致災性強,容易造成重大人員傷亡。因此,氣象部門對強對流天氣的監測和預報、風險防范顯得尤為重要。
鄭永光介紹,短時預報與臨近預報主要針對強對流天氣,與更長時段的天氣預報相比,其預報準確性更高。短時臨近預報通常是基于觀測實況,如雷達、衛星、自動氣象站等多源觀測資料,再結合數值預報和人工智能等技術方法,制作區域更精細、更高分辨率的天氣預報。
短時臨近預報因其對即時天氣變化的敏銳捕捉而備受矚目。不過,短時臨近預報目前依然是全球氣象學界亟待突破的難題之一。
短時臨近預報是一場與時間的賽跑。例如,對于龍卷風、冰雹等突發的強對流天氣,由于其形成和發展的迅速性和復雜性,準確預報仍然有很大難度。即便是美國這種擁有豐富歷史資料和數據的發達國家,在面對龍卷風等天氣時,短時臨近預報的空報率也居高不下,高達七成以上,即每發出10次龍卷風預報預警時,其中便有7次并未發生。我國也面臨相同的問題。鄭永光解釋,短時臨近預報所“診斷”的是中小尺度天氣系統,因其“個頭小”、生命史短且變化多端,給預報工作帶來了不小挑戰。尤其是對流性天氣系統,因為形成機理復雜,其發生時常常出現“十里不同天”的狀況。另外,強對流等天氣過程在時間上的突發性也為準確預報帶來了挑戰,易致預報研判產生偏差。
當下,雷達、衛星、自動氣象站等觀測手段,能夠助力預報員有效獲取各類天氣關鍵信息,但對于小尺度、突發性強的天氣過程,對其產生影響的地形、邊界層條件、水汽輸送等因素仍難以精確捕捉和模擬,這也使得預報所需信息掌握并不完備。盡管已經擁有了精密的現代氣象觀測網絡,但觀測資料在時間和空間上分辨率仍然有限,各種觀測手段也存在自身局限,難以實現全覆蓋。總的來說,短時臨近預報準確性的提升是一個持續的挑戰,還需加強科技創新、多方協同,以更好應對強對流天氣演變帶來的影響。
我國強對流天氣預報的發展最早可以追溯到20世紀五六十年代,且來源于最迫切的民生需求,即如何減少冰雹對農業生產的影響。2017年以來,國家氣象中心陸續實施了多個重點研發專項,積極發展強對流天氣的監測、短時和臨近預報技術,并引入了人工智能等先進技術手段;研發基于綜合觀測的突發性強對流天氣識別技術,對冰雹、雷暴、大風、龍卷風等的監測識別能力得到大幅提升;積極開展SWAN3.0系統等建設,通過不斷集成研發最新的預報技術,實現科研成果到業務應用的快速轉化。
在鄭永光看來,強對流天氣的短時臨近預報是一個國家氣象綜合實力的體現,從各種觀測手段到數值預報,再到數據傳輸的信息化支撐,環環相扣,缺一不可。當前,中國氣象局強對流天氣重點創新團隊,正錨定強對流天氣這一國際氣象預報的重點難題,扎實推進相關監測預報預警關鍵核心技術自主創新、原始創新。
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