立足廣東、面向全國(guó)、關(guān)注全球
——記佛山市龍卷風(fēng)研究中心成立5年的發(fā)展之路

■ 本刊編輯部

佛山市龍卷風(fēng)研究中心在龍卷等中小尺度災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)預(yù)警及災(zāi)情調(diào)查方面開展了專門的研究探索工作。例如，與北京大學(xué)合作，初步建立了面向全國(guó)的龍卷及相關(guān)災(zāi)害調(diào)查的制度并完成了多次災(zāi)情調(diào)查。

龍卷是最猛烈的大氣對(duì)流現(xiàn)象之一，其瞬間極大風(fēng)速可超過(guò)140 m/s，能夠帶來(lái)巨大風(fēng)災(zāi)。為了更好地編輯龍卷主題專輯，本刊編輯部于2018年5月訪問(wèn)了我國(guó)截至目前唯一的龍卷研究專門機(jī)構(gòu)——佛山市龍卷風(fēng)研究中心（以下簡(jiǎn)稱龍卷中心），較為全面地了解到龍卷在中國(guó)所造成的災(zāi)害，并從龍卷中心研究人員的專業(yè)角度審視龍卷災(zāi)害，體會(huì)到龍卷中心研究人員為最終解決這一世界性預(yù)報(bào)難題所表現(xiàn)出堅(jiān)定的信念和積極的作為。

龍卷中心由佛山市政府于2013年8月成立，目前有近10名科研、業(yè)務(wù)人員，從事龍卷等極端強(qiáng)對(duì)流天氣的監(jiān)測(cè)儀器裝備建設(shè)和維護(hù)、監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析、數(shù)值預(yù)報(bào)模式的模擬，以及災(zāi)害調(diào)查等研究和業(yè)務(wù)工作，龍卷中心走過(guò)第一個(gè)5年，其立足廣東、面向全國(guó)、關(guān)注全球業(yè)務(wù)和研究的格局已經(jīng)初見端倪。

1 立足廣東

據(jù)佛山市氣象臺(tái)統(tǒng)計(jì)，2006—2017年該市共出現(xiàn)20次龍卷，年均約2次；龍卷等強(qiáng)對(duì)流引發(fā)的風(fēng)災(zāi)共造成45人死亡，446人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。

由于龍卷屬于小尺度天氣系統(tǒng)，其時(shí)間、空間隨機(jī)性較強(qiáng)，目前絕大多數(shù)的氣象探測(cè)設(shè)備和探測(cè)系統(tǒng)都無(wú)法有效監(jiān)測(cè)、追蹤龍卷的發(fā)生發(fā)展。龍卷中心在常規(guī)觀測(cè)資料的基礎(chǔ)上，初步建立起三個(gè)層面的龍卷監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)體系。

1.1 X波段雙極化雷達(dá)監(jiān)測(cè)網(wǎng)

2016年底，完成了4部X波段雷達(dá)的布設(shè)（圖1）；2017年5月實(shí)現(xiàn)雷達(dá)組網(wǎng)觀測(cè)，雷達(dá)采用快速掃描模式，包含2層低仰角，提供組合反射率拼圖及風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)產(chǎn)品1分鐘傳到預(yù)報(bào)員桌面。

1.2 建設(shè)加密自動(dòng)氣象觀測(cè)站

截至2017年底已建成219個(gè)自動(dòng)氣象觀測(cè)站，并有91個(gè)六要素站，監(jiān)測(cè)要素包括風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、溫度、降水和濕度六要素，密度為4.3 km×4.3 km（圖2）。

圖1 佛山X波段組網(wǎng)雷達(dá)的位置分布

圖2 佛山市自動(dòng)氣象觀測(cè)站的分布

1.3 特種監(jiān)測(cè)裝備建設(shè)

建成了由53個(gè)能見度儀組成的能見度監(jiān)測(cè)網(wǎng)，以及激光雷達(dá)、實(shí)景監(jiān)控、大氣電場(chǎng)儀、藍(lán)天觀測(cè)儀等一批專業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備。在龍卷歷史頻發(fā)地區(qū)，布設(shè)15個(gè)四向天氣實(shí)景視頻監(jiān)控點(diǎn)，每個(gè)視頻監(jiān)控點(diǎn)安裝4臺(tái)網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)，對(duì)監(jiān)控點(diǎn)的周圍360°進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。增加了風(fēng)廓線雷達(dá)、微波輻射計(jì)等特種觀測(cè)儀器。2016年4月依托中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所與佛山市氣象局聯(lián)合組建的強(qiáng)風(fēng)暴與龍卷風(fēng)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，在三水區(qū)國(guó)家氣象觀測(cè)站安裝了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)微壓監(jiān)測(cè)儀，監(jiān)測(cè)強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程時(shí)重力波的演變。

龍卷中心完成龍卷及雷雨大風(fēng)等災(zāi)害預(yù)警信息靶向發(fā)布系統(tǒng)，該系統(tǒng)整合了精細(xì)化網(wǎng)格預(yù)報(bào)、氣象致災(zāi)影響模型產(chǎn)品（大風(fēng)、強(qiáng)降水）、地理信息數(shù)據(jù)和部門數(shù)據(jù)，并與廣東省突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)、惡劣天氣外呼系統(tǒng)和本地發(fā)布渠道（網(wǎng)站、微信、微博、氣象電視門戶、大喇叭、12121等）對(duì)接實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息一鍵式靶向發(fā)布，預(yù)警信息直達(dá)災(zāi)害影響區(qū)域的村居和防災(zāi)責(zé)任人。

展望未來(lái)，龍卷中心還計(jì)劃在“十三五”期間布設(shè)由54臺(tái)微壓計(jì)組成的探測(cè)網(wǎng)，通過(guò)測(cè)量微小壓力、負(fù)壓或差壓來(lái)監(jiān)測(cè)大氣壓的微弱變化，通過(guò)分析不同波長(zhǎng)及波幅的變化，識(shí)別出強(qiáng)風(fēng)暴天氣來(lái)臨前的氣壓信號(hào)，從而為潛在強(qiáng)風(fēng)暴及龍卷的落區(qū)提供技術(shù)支持，為龍卷等強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)警預(yù)報(bào)贏得更多時(shí)間（圖3）。

圖3 佛山市微壓計(jì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)圖（紅點(diǎn)為佛山近年來(lái)龍卷發(fā)生地點(diǎn)，藍(lán)點(diǎn)為布設(shè)微壓計(jì)的站點(diǎn)，黑點(diǎn)為已有站點(diǎn)）

2 面向全國(guó)

龍卷因其發(fā)生時(shí)間較短、生成和發(fā)展具有很大的隨機(jī)性，因此龍卷監(jiān)測(cè)是世界性的難題。對(duì)疑似龍卷的事件及時(shí)進(jìn)行災(zāi)情調(diào)查，有助于第一時(shí)間確定災(zāi)害類型和程度，區(qū)分龍卷和雷雨大風(fēng)等過(guò)程引起的風(fēng)災(zāi)，確定龍卷的強(qiáng)度級(jí)別；盡可能完整地收集龍卷的個(gè)例信息（見本期封面圖），有助于完善龍卷資料庫(kù)，為后續(xù)科研工作提供寶貴資料。佛山市龍卷風(fēng)研究中心在這方面開展了專門的研究探索工作。例如，與北京大學(xué)合作，初步建立了面向全國(guó)的龍卷及相關(guān)災(zāi)害調(diào)查的制度與流程（圖4），完成了多次災(zāi)情調(diào)查。

在科研合作方面，龍卷中心聯(lián)合中國(guó)氣象科學(xué)研究院劉黎平研究員的科研團(tuán)隊(duì)和南京大學(xué)趙坤教授的科研團(tuán)隊(duì)在佛山開展夏季觀測(cè)試驗(yàn)，分別利用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的X波段相控陣?yán)走_(dá)及車載C波段雙偏振雷達(dá)聯(lián)合觀測(cè)強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程，實(shí)現(xiàn)同平臺(tái)使用，觀測(cè)數(shù)據(jù)共享，發(fā)揮強(qiáng)對(duì)流天氣的綜合監(jiān)測(cè)效益。

圖4 災(zāi)情調(diào)查流程

3 關(guān)注全球

龍卷中心成立后，為了提高中心技術(shù)人員科研業(yè)務(wù)水平，力爭(zhēng)與國(guó)際先進(jìn)水平接軌，中心先后與美國(guó)俄克拉荷馬大學(xué)、美國(guó)國(guó)家強(qiáng)風(fēng)暴實(shí)驗(yàn)室等開展學(xué)術(shù)交流，并多次邀請(qǐng)薛明教授、張大林教授、Robert Toomey等海外專家學(xué)者進(jìn)行交流（圖5）。研究中心還計(jì)劃與中國(guó)氣象局圖書館合作，共同建立“全球龍卷研究文獻(xiàn)庫(kù)”，捕捉和報(bào)道全球最新龍卷研究進(jìn)展，面向更多研究者提供服務(wù)。

圖5 龍卷中心邀請(qǐng)美國(guó)俄克拉荷馬大學(xué)薛明（a）和馬里蘭大學(xué)張大林（b）做學(xué)術(shù)報(bào)告