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二〇二一,风如何越来越危险?
在过去很长一段时间里 

风并未得到公众的过多关注 
但今年频频致灾的大风灾害 
屡屡冲入人们视野

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6月1日,黑龙江哈尔滨尚志市出现龙卷风,巨大风柱直冲云霄遮天蔽日。

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来源:新浪微博

 5月14日,长江中下游地区出现龙卷风和飑线。其中,江苏省苏州市吴江区和湖北省武汉市蔡甸区等地遭遇强对流天气袭击。

●  5月10日,武汉市区出现局地强对流。
●  4月30日,江浙沪地区出现大风。

时间范围再拉大,今年春季以来我国北方地区大风沙尘天气频发,共出现7次大范围沙尘天气过程。华北地区及内蒙古大风日数均为近11年同期最多。

因此,虽然未到台风“发威”的时节,但无论是冷空气大风还是强对流大风,已率先刷出“风家族”的存在感。

01
大风是怎样产生的?

空气流动就会产生风


以往,天气预报里的风,在公众眼里似乎都是冷空气、强降雨和台风的“附属品”。但今年,无论是强风带来的沙尘暴,还是强对流天气中引发灾害的风,“突然”变得更加刺目与危险



今年以来的大风主要由强冷高压、强对流系统造成。


其中,近期强对流活动与局地热力条件、大气不稳定性密切相关。


同时,我国气候异常的特征比较明显。冬季出现“前冬寒冷”向“后冬暖和”的快速转变;春季沙尘天气过程频繁出现;5月强对流活动频繁、短时大风强度大。

另一方面,大风带来灾害通常又不仅在于风,更多的是综合因素所致。


中央气象台首席预报员张涛曾作比喻,一次大范围的强对流天气过程其实是由许多中小尺度的强对流天气系统组成。就好像一群迁徙的大象,如果将每一个强对流系统对应其中一头象,那么强降雨、大风、冰雹、雷电等就好比大象身体的各个部位。


实际上,带来大风的系统比大象的体积大多了,当多种因素齐聚,宛如群象狂奔,场面可想而知。

02
风是如何“变”危险的?

在中央气象台,根据不同类型大风,大风预报业务被分为三类,即陆地冷空气大风、海上大风、对流性大风。




冷空气系统能带来大范围大风天气,此类大风高频区与寒潮活动相对应,我国北方地区是冷空气大风经常光顾之地。比如今年初冷空气强袭我国中东部地区之际便触发了大风预警与低温预警齐发的局面。


海上大风,比较受关注的是夏秋季台风活动,华南、华东沿海地区都是其青睐的运动场。我国台风大风频数占各类大风总数比例并不大,但极端大风频数占比70%以上。2019年“利奇马”台风最大风速超过了17级。

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●对流性大风通常被统称为雷暴大风。一般情况下,华南、江南等地4月至5月是高发期,6月会有所减少;7月到8月初,北方地区进入雷暴大风高发期。

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在中央气象台,陆地冷空气大风预报对象为平均风6级及以上,这大概相当于汽车以40公里/小时的速度在市区行驶,此时的大风通常造成树木摇晃、行人艰难行走


海上大风预报平均风8级及以上、对流性大风预报瞬时风8级及以上,相当于北京地铁高速行驶时的速度,树枝可能会被折断;

如果风力达到14级,大风移动速度可达150公里/小时以上,比在高速公路上行驶的汽车还快


03
想要抓住风有多难?

陆面的风、山间的风、海上的风、雷暴中的风……面对千差万别的风,预报局面的打开方式也不尽相同。


总体来说,针对“一大片”持续一段时间的大风,我国气象预报尚在掌握之中。


具体来说

冷空气陆地大风,影响范围较大,总体预报效果较好,可以较准确预报出冷空气大风出现的区域及时间;随着实况监测水平的提高、数值模式的发展以及客观预报方法的有力支撑,海上大风过程的预报准确率可以达到90%以上。

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目前中央气象台强对流业务中,对于范围较大如涉及两三个省份的区域性雷暴大风天气过程,可以实现提前1天至3天的潜势预报,基本能够把握主要落区范围,一般不会存在漏报的情况。

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但就像人们经常用“疾”“骤”“缥缈”等词汇来形容风的难以捉摸,谁能抓住“一阵风”或者“一片风”之类的强对流大风?

如果这个问题转化到预报业务中,就是风的强度和时空分布如何,具体影响时段是什么时候,影响范围在哪里?这也是风的预报难点所在。


冷空气陆地大风预报中,阵风精细化预报难度较大,目前还很难准确预报其强度、出现时间及具体发生的区域;针对复杂下垫面风的预报,比如山区、江河湖面及大城市等风力预报情况又各不相同。


在海上,预报难度叠加。虽然近些年增加了船舶气象站、石油平台观测站、浮标观测站等常规观测手段,预报员也可以结合卫星、雷达等多源观测资料进行研判预报,但监测和预报需求日益增长,实况观测点资料依然不足。

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同时,海上的雷暴大风形成机理与陆地上有所差异,海上强对流预报技术方法体系依然在建设中。


04
“抓”住风靠硬招儿!

强对流大风的预报难点集中在强对流系统尺度小和极端性两方面,可以说尺度越小,越难预报;强度越强,越难预报。


极端天气本身是小概率事件,且越强的事件发生概率越小,基本不具有可预报性。如龙卷风时空尺度极小,生命史短,一般难以预报,主要监测方法是通过多普勒雷达观测其动向,据此发布强对流天气预警信号。




解决难点的关键在强化观测和预报预警上。

1、针对冷空气大风,加强复杂下垫面大风监测;利用人工智能、高分辨率数值模式、高时空分辨率的实况监测资料发展陆地阵风智能预报系统,提高精细化水平。


2、针对海上大风,发展基于地面观测、卫星雷达等多源观测资料的实时快速同化分析系统,有序发展基于风云气象卫星遥感的海上大风等灾害性天气定量监测分析技术,发展基于多模式集成技术及人工智能技术和GRAPES-MESO模式释用的海上大风预报技术方法体系等。


3、针对强对流大风,随着快速滚动更新的高分辨率数值模式和基于大数据的人工智能技术发展,有望在雷暴大风分等级定量预防、极端雷暴大风时空精细化预报方面实现突破。

在实际气象预报中
产生大风天气的系统和原因十分复杂
不同系统大风的
精细化预报技术和数值模拟技术
仍然是今后
研究要致力解决的难题


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