关于强对流天气预报的几点思考

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[摘 要]强对流天气指的是发生突然、天气剧烈、破坏力极大，常伴有雷雨大风、冰雹、龙卷风、局部强降雨等强烈对流性灾害天气，常发生在对流云系或单体对流云块中，因此一直以来都是天气分析和预报中的重点。结合现实情况来说，很多预报人员并不清楚强对流天气的基本内涵，导致分析、预报的过程中造成概念、理论被滥用。本文以下针对这些问题进行研究，并从分析预报实践的角度提出解决措施。

[关键词]天气预报；强对流天气；问题思考

中图分类号：P456 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0266-01

强对流天气是指雷暴、冰雹、龙卷、雷雨大风和飑线等剧烈的天气现象，属于中小尺度天气系统。它们的水平尺度变化可以从几公里范围的浓积雨云一直到几百公里的飑线，其垂直范围可以伸展到10km以上，或占据整个对流层，是气象灾害中历时短（有时强对流从发生到结束仅30―50min，有时可达数小时）、局地性强、天气剧烈、破坏性强的灾害性天气，也是目前陆地监测、预报、预警难点之一，较强的强对流天气系统对区域经济会造成较大影响，直接威胁人类生命和财产安全。本文根据自身天气预报实际工作经验，尤其是强对流天气预报中的相关问题展开思考。

一、强对流天气相关若干问题分析

（一）强对流天气产生的基本条件

1）层结不稳定。当近地面的空气从地球表面接受到足够的热量就会膨胀，且密度减小，这时大气处于不稳定的状态。Colman的分析表明，条件性对称不稳定（conditionalsymmetricinstability，CSI）在强对流天气的产生中起了重要作用。2）较强的低空水汽条件。冷空气与比较潮湿空气频繁地碰撞而且十分不稳定，这种湿暖的大气在盛夏炎热的午后，会产生强烈的垂直运动而导致强对流天气出现。湿度的铅直分布影响到层结稳定度，低层湿空气的存在是强对流天气产生的一个有利条件。3）有适当的触发因子。当高空环流形势、水汽条件、对流稳定度3个条件适合的情况下，一旦有垂直风切变、第二型冷锋、强对流天气区等触发因子入侵启动，在部分地区形成上冷下暖的不稳定大气层，则非常有利于强对流天气的发生。

（二）强对流与降水相关的问题

（1）与湿度相关的问题。所谓湿度，指的是在单位空气体积内的水汽比例。从物理学角度来说，发生降水的条件是空气中的水汽遇冷凝结，当水滴的重量大于空气的浮力之后开始降雨，换个角度来说，降雨量的大小取决于三个因素，分别是空气中水汽的多少、凝结速度和维持时长；由此可以很好地解释为什么在夏季强对流天气现象发生机率较高，夏季温度高、昼夜温差大，水分蒸发在空气中形成大量的水蒸气；湿度增大，为强降水提供了基本条件。

（2）与冷空气相关的问题。我国气象预报系统中对于“冷空气侵入”的关注度很高，气象预报员形成了降雨与“冷空气”绝对相关性的理论。但事实上，“冷空气”和“热空气”是相对而言的，大部分天气预报受众及从业人员简单地将“冷空气”理解为温度较低的空气，这是不科学的。科学的解释是，在等压面上水平方向温度比四周低的空气称之为“冷空气”，也就是说所谓的“冷空气”指的是温度梯度而言的。基于此，冷空气与降水之间不能够强调绝对温度的概念，同时降水也未必一定要冷空气入侵，在低层水汽由于流畅的水平辐合产生上升运动的过程中，水汽被强迫上升到凝结高度后，也同样会引发迅速的凝结运动，从而产生剧烈的对流天气现象。

（三）强对流与不稳定性的问题

从气象学的角度来说，大气中的各项天气因素是持续动态变化的，其中“对流”是最常见的物理现象，物理现象产生的过程会出现暴雨、大风、雷电、冰雹等现象，而天气分析中只将引起灾害性的天气称之为“强对流天气”，这显然存在一定的狭隘性；对流现象是观察强对流天气的重要渠道，可以通过不稳定性分析来判断；其中，强对流和不稳定性的问题包括两个范畴，分别是热力不稳定和动力不稳定。

（1）热力不稳定。热力不稳定的影响因素包括了湿度、温度、垂直分布等，从气象学的角度也被称之为“静力不稳定”。这是由于气块在垂直方向发生位移的过程中，受到浮力影响在水平和垂直方向的不均等影响所致。当然，干大气和湿大气的不稳定关联度是不同的，所以大多数热力不稳定影响是随机产生的，“不稳定”的态势一直存在，但不稳定因素不释放，也就没有研究的价值。

（2）动力不稳定。动力不稳定包括四种情况，分别是惯性不稳定、重力内波不稳定、对称不稳定和条件性不稳定；这其中惯性不稳定是最常见的一种形态，它的形成与涡度、水平风切变等相关。而对称性不稳定则较为复杂，也是气象研究中的重点。从定量角度展开分析，它产生的环境是在等熵面和等角度面之间的夹角构成；条件性不稳定的理论性较强，可以通过Richardson函数进行转化和表达，即：

（四）强对流与天气分型的问题

国内天气预报活动开展中，天气预报员针对灾害性天气的表达主要依赖于天气分型，即一种相似对比类型的天气预报方法。事实上，迄今为止世界上没有任何一次天气过程是完全一致的，灾害性的相近也并不意味着天气灾害形成的过程相似，包括条件、触发、空间等。尤其是强对流天气，单一地以来过往经验去判断是不科学的，还要结合天气形成理论。例如在区域天气预报中，“前倾槽”往往预示着可能发生强对流天气问题，这是从热力不稳定性、垂直切换机制、对流层中冷平层变化等综合评价的。

二、强对流天气分析与预报的策略

（一）强降雨（雷电）天气分析与预报

强降雨是我国典型的强对流天气现象，这与大部分地区位于亚热带、温带季风气候区有关，一般在夏季出现。强降雨作为强对流天气的一种，降水的过程中往往伴随着狂风、雷电等产物，容易集中在某一个区域，具有很明显的不确定性。强降雨现象形成的原因十分复杂，近年来我国频频出现的城市内涝、洪水灾害等均与这一问题相关，因此要加强针对夏季的强降雨天气原因探索，摸索规律、查找概率，提高强降雨天气的预报精确度。首先，可以通过传统的雷雨检测数据来分析。在气象部门都存储了大量气象资料，时间跨度也很大，通过对夏季强降水天气现象的分析，结合大气环流、地理环境等因素综合考虑，寻求内部的联系，寻找本地区强降水天气的分布特征。当然，这种基于原始资料的分析方法并不能精确地进行预报，但可以不断地缩小范围，提醒相关部门加强安全防范。

（二）大风天气分析与预报

“大风”是一个宽泛的范围限定，包括台风、龙卷风、飓风等现象，一般在内陆地区，大风表现为局域性的龙卷风过境，而在沿海地区则以台风为主，通常会与强降雨同时出现，严重地甚至引发海啸，具有强大的破坏力。本文中主要针对陆地方面的大风天气进行分析，当瞬间风力大于七级以上，就有可能形成龙卷风现象。大风天气的气象分析要关注对流层温度变化，如果在某一个时期内，大气低压温度迅速上升或者下降，都有可能导致阶段性的大风出现，相对来说，这种现象的观察和分析较为容易，通过关注气温的变化就能发挥很好的效果。例如，以800hpa为标准，观察地面是否存在暖平流或者800hpa以上是否存在冷平流。

综上所述，鉴于强对流天气对社会生产生活的巨大影响，预报员只有在实际工作中不断总结，积累经验，包括对于监测资料的仔细分析，对本地气候特征的全面掌握，对成因的深入研究等，提高对于本地区强对流天气的分析和理解能力，才能不断提高强对流天气的预报预警水平，为防灾减灾提供有力的支持。

参考文献

[1]孙继松，陶祖钰.强对流天气分析与预报中的若干基本问题[J].气象，2012，02：

[2]毛冬艳.我国强对流天气监测和预报业务[J].气象科技进展，2012，05