雷暴與強對流臨近天氣預報技術分析

林佳

摘? ?要：結合雷暴雨強對流天氣，詳細分析了相關技術在臨近天氣預報中的應用情況，包括跟蹤雷達回波技術、雷暴識別跟蹤分析與臨近預報技術等。

關鍵詞：雷暴;強對流天氣;臨近預報

臨近預報是指0～6 h的高時空分辨率的天氣預報技術，預報對象為特定時間范圍內出現的顯著氣候變化，包括強對流天氣、雷暴天氣、暴風雪天氣等。其中，強對流與雷暴天氣一直是工作的重難點。從目前相關技術發展情況來看，現代衛星技術以及信息技術的發展為臨近天氣預報提供了支持，值得關注。

1? ? 臨近天氣預報技術研究

1.1? 跟蹤雷達回波技術

跟蹤雷達回波（Tracking Radar Echoes by Correlation，TREC）技術是目前較為常見的臨近天氣預報技術之一。作為一種圖像特征識別與追蹤技術，該技術能夠快速識別未來一段時間內的氣候變化情況。從技術發展來看，TREC技術初始算法以交叉相關算法為核心，在跟蹤雷達特定仰角掃描錐面上完成二維回波型識別，進而演變成了在等高面上的二維直角坐標系上的回波跟蹤。該技術依托辨識技術，在雷暴雨強對流氣候的臨近預報分析中，主要表現出了以下優勢：（1）能夠對雷暴雨強對流天氣進行臨近預報，在等高面的直角坐標系中插入雷達掃描資料之后，根據氣象預報的需求，將不同氣候的反射率因子場劃分為若干個像素區域，并且將這些區域的規格控制在理想范圍內，確保每個區域具有滿意的相關系數，保證了分辨率。在圖像處理環節，可以通過回波移動矢量變化來確定反射率因子相關區域的交叉情況，并結合雷達掃描結果，判斷特定地區不同時刻的反射率因子，確定分布相關系數最大的地區。在數據處理環節，可以通過云頂的變化以及地面之間的降水關系做回歸分析，判斷出目標地區的降水量以及風暴云移動情況。（2）TREC技術在氣象預報中也具有顯著優勢，在任意仰角掃描構成的二維圓錐面上做回波跟蹤，并根據雷達資料整理出相應的氣象信息，最終在云圖上反映強對流與雷暴氣候。在技術應用環節，TREC技術以方形區域為目標，通過調整尺度的方法來跟蹤氣象變化，在了解整體雷達回波內部構造變化的基礎上，外推任意等高面上的反射率因子變化，這樣可以根據氣象預報需求，判斷出外推反射率因子場對應的降水率。

1.2? 雷暴識別跟蹤分析與臨近預報技術

雷暴識別跟蹤分析（Thunderstorm Identification，Tracking，Analysis and Nowcasting，TITAN）技術依托直接坐標模式的對流風暴外推系統而實現臨近天氣預報，該技術通過在三維直角坐標系中插入單個或者多個雷達的反射率因子，整合雷達的相關技術，以臨近天氣預報的需求為切入點，形成雷達三維數據化拼圖。從目前相關技術的發展情況來看，相關人員依托TITAN技術的個體識別率高的優點，能夠對雷暴氣候進行跟蹤分析預報。在雷暴單體水平投影面積上擬合一個橢圓，其中，橢圓的水平軸與長軸的夾角是雷暴的主要特征，而雷暴所影響區域以及路徑變化則是臨近預報最主要的內容[1]。

現階段，以TATAN技術為基礎演變而來的雷暴臨近預報系統（Thunderstorm Nowcasting System，TRT）已經被廣泛應用于強對流氣候的臨近預報，該技術能夠通過TRT做強對流與雷暴的臨近天氣預報。工作人員在系統中輸入雷達與閃電定位資料后，通過雷達的反饋信息，能夠實時識別雷暴的位置與強度變化，最終完成臨近預報。

2? ? 雷暴與強對流臨近預警技術研究

目前，雷暴與強對流臨近預警技術主要是在天氣雷達技術以及配合地面觀測、高分辨率的衛星云圖、閃電定位資料等共同作用下完成的。以美國為例，美國是強對流的多發地區，早期通過人工目擊的方法，而隨著相關技術的發展，Lemom技術開始廣泛使用，并成為雷暴與強對流臨近預警技術中的代表。Lemon認為強對流風暴具有以下特征：（1）在低層強反射率因子梯度的一側，同時存在低層的弱回波區以及位于上方的中高層回波懸垂。（2）低層反射率因子核心偏向于某一側，該側反射率因子梯度較大。（3）回波頂位于低層強反射率因子梯度區或弱回波區上空[2]。這些特征為雷暴與強對流臨近預警奠定了必要基礎。

同時，結合我國各地區的技術應用需求，在臨近天氣預報中，還需要從以下幾方面進行改進：（1）為進一步提高臨近天氣預報的可行性，可采用高分辨率數值預報模式，通過快速更新循環（Rapid Update Cycle，RUC）系統，了解強對流與雷暴臨近天氣變化情況，依托更新點化環境參數的方法，提供強對流與雷暴的詳細環境參數，包括溫度直減率、對流有效位能等，為氣候預報提供有效的資料支持。目前，我國較為常見的臨近預警技術是更新周期為3 h的快速同化系統，該系統能夠對常規地面觀測資料、區域自動站資料等進行整合，保證3 km的分辨率，每次發出預報的時間為18～20 h，滿足預警需求。（2）高分辨率數值預報模式與雷達回波外推則是延長臨近天氣預報時效的可行方法，該方法優化了雷暴雨強對流天氣的預報模式，使預報結果更具有時效性，能夠在0～6 h的時間尺度上完成臨近預報?，F階段，該方法的主流應用模式為：利用適宜方法將高分辨率數值預報與雷達回波外推相結合，有利于提升臨近預報結果的可靠性。

3? ? 結語

雷暴與強對流的臨近天氣預報一直是社會關注的重點內容，本研究所介紹的相關方法在臨近天氣預報中發揮著重要作用，具有預報效果可靠性高、時效性好等優點，能夠滿足大部分地區的氣象服務需求。所以，相關人員應該深入了解上述技術，不斷提高氣象服務預報能力，最終提高氣象預報業務水平。

[參考文獻]

[1]孫雨，徐春霞，王曉霞.雷暴與強對流臨近天氣預報技術進展[J].農家參謀，2019（6）：164.

[2]李青青.雷暴與強對流臨近天氣預報技術[J].農家參謀，2019（1）：121.