基于風場信息的強對流天氣預報分析

張錦程

摘 要 準確的天氣預報分析，可以幫助人們合理地安排第二天的行程，同時對一些嚴重且具有危害性的天氣進行預測，可以有效的起到防范自然災害的作用。而現在的天氣預報分析系統，幾乎都是建立在風場信息數據的基礎上，并且它對各種強對流天氣探測的準確度是極高的。尤其是強對流天氣所帶來的暴雨，雷暴，大風，龍卷風，冰雹等都能通過風場信息數據進行分析與預報，人們通過準確的天氣預報對各種自然災害采取相應的預防方式，可以極大地減少了強對流天氣給人們帶來的經濟損失。因此分析與研究風場信息數據，對預防強對流天氣有著重要的意義。

關鍵詞 風場信息；強對流；天氣預報；分析

我國是世界上自然災害頻發的國家之一，且以暴雨居多，因暴雨影響而導致的各種洪澇災害，也是我國現在所面臨的主要環境問題之一。具我國有關部門的專業統計數據顯示，我國每年因為各種洪澇災害，而導致的人員傷亡情況達到數千人之多。并且在強對流天氣的影響下我國的農業生產，水利水電，交通運輸，電力輸送，建筑施工都會受到相應的影響。同時，在暴雨的影響下，會產生溫度變化，從而引發冰雹，冰雹災害會造成我國每年幾十億元的經濟損失。所以提高強對流天氣預報的準確分析，不僅可以對各種因天氣影響而產生的自然災害進行防范，同時還能減少各種經濟損失，并提高人身的安全保障。因此研究風場信息，尤其是風場垂直切變信號，對強對流天氣的預報與識別有著重要的意義。

1 強對流天氣風場特征——對流風暴

強對流天氣往往會伴隨著對流風暴產生，并且對流風暴的產生是強對流天氣風場的特征，因此及時掌握對流風暴的產生與發展，是進行強對流天氣預報的關鍵因素。對流風暴的形成原因，主要是由一個或者多個對流單體所組成的，并且還能將其具體的分為普通單體以及超級單體兩種。

1.1 對流單體的發展過程

對流風暴的發展過程，主要是對流單體的發展過程，在對流單體進行垂直運動的過程中，就會引發對流的產生。當對流單體周圍的環境有了不同變化后，那么就會直接影響著對流單體的發展，它會隨著環境的溫度變化，移動速度等因素，決定著對流單體的發展強弱。積云中的對流單體垂直速度在逐漸進行發展的過程中，就可以通過多普勒天氣雷達系統進行準確的天氣分析與預報。當對流單體從塔狀積云階段，逐漸地轉變為成熟階段和消亡階段的過程中，多普勒天氣雷達系統就會根據回波的輕度，以及徑向速度對其進行分析與預測。而對流單體的生命史僅存在25-45min，并且一場對流風暴的形成，會包含數個對流單體，并且在對流單體發展的過程中，對流單體會不停地向外擴展冷性氣流，最終在環境的影響下，對流風暴會維持數小時。

1.2 影響對流風暴發展的因素

在對流風暴的發展過程中，要及時掌握影響強對流天氣形成的因素，這樣就能及時準確地對強對流天氣進行分析與預報，并且還能提高對強對流天氣的預報時間與效率。而影響強對流天氣中對流風暴發展的關鍵因素主要包括：環境中的熱力不穩定，垂直風切變大小，風暴云內的水汽含量等三方面。熱力的不穩定就會直接影響對流風暴的發展類型，而垂直風切變會影響對流發展的強弱程度，風暴云內的水汽含量，會導致冰雹的形成。但低層水汽含量過大，對流云發展早期，就會有大量水汽凝結，阻礙上升氣流發展。這也是熱帶地區多對流性暴雨卻少降雹的原因。

2 強對流天氣分析預測——風速矢端圖

在分析預測強對流天氣發展的過程中，垂直風切變矢量的大小對其有著直接地影響，因此對垂直風切變矢量進行及時的反應與掌握，就可以增加對強對流天氣的發展預測，從而提高強對流天氣預報的效率。風速矢端圖是由各層的切變風矢量組成的，風速矢端圖可以通過表現同一個地理位置的風向，風速隨高度變化及風的垂直切變的關系，然后確定強對流天氣發展情況與預期時間。

風速矢端圖的形狀與對流風暴強度的發展有著很大的關系，當垂直風切變相對較弱時，風速矢端圖會呈現弱氣流和無組織的垂直風廓線特點，在熱力不穩定的環境中，垂直風切變加強會直接影響對流風暴的強度，延長對流風暴時間，利于多單體風暴、咫線和超級單體風暴的發展。所以對流層的風切變是強對流天氣產生的主要原因，而風速矢端圖的曲率值能準確地將對流天氣進行準確的分析與預測。

3 強對流天氣分析預測——螺旋度

螺旋度是表示流體旋轉同時沿著旋轉方向運動的，具有動力特性的一個物理量。其最早應用在研究流體力學中，但隨著相關學者對螺旋度的研究，并取得了一定的研究成果后，部分氣象學家也將螺旋度應用到了天氣的預測研究中。經過大量數值實驗與分析，明確了垂直螺旋度能反映出與天氣現象密切相關的物理量配合情況。并且在強對流天氣中螺旋度還能及時地反映出對流云層中的維持情況，發展情況以及對流云層的波動程度。因此螺旋度在當今的強對流天氣預報分析中，有著較為重要的應用價值，并且隨著氣象學家對螺旋度的不斷研究，以及在強對流天氣預測的使用與完善，使螺旋度已經逐漸地成為了當下天氣預報分析的重要物理量。

4 強對流天氣的識別預報

在對強對流天氣進行識別與預報的過程中，需要以多普勒雷達系統的基礎數據文件為基本，然后再應用風場信息的文件以及風速失端圖，螺旋度進行實際天氣數據的對比，然后繪制成成天氣雨量曲線以及風暴螺旋度曲線，最后在對其進行氣象分析，最終達到對強對流天氣預報的作用。

在進行強對流天氣預報的分析過程中，我們首先要建立起風場信息文件，并且根據風速失端圖以及螺旋度曲線圖，總結出相應的天氣變化規律，并結合當地的實際降雨數據，進行實際的天氣雨量曲線圖的設計，為強對流天氣預報分析，提供準確的信息數據支持，最終得到準確的天氣預報分析數據。

參考文獻

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