强对流天气临近预报技术发展趋势

一、定义

按照世界气象组织的定义，临近预报是指对雷暴、强对流等高影响天气的0～2 h预报。2～12 h时段的预报为短时预报。近年来，从事临近天气预报的气象学家们更倾向于将临近预报的时段扩展为0～6 h。 临近预报技术是在20世纪60～70年代在外推雷达回波的基础上发展起来的。近十多年来，随着天气雷达技术的进一步发展，以雷达资料为基础的对流天气临近预报技术的研究进展很快。主要包括雷暴识别追踪和外推预报技术、数值预报技术以及以分析观测资料为主的概念模型预报技术等。

二、雷暴识别追踪和外推预报技术

识别追踪和外推预报技术主要以雷达资料为基础。通过对风暴的强度和大小进行线性或者非线性外推，可以在一定的时间段内预报风暴单体和降水区的移动。许多基于雷达资料的临近预报方法使用了雷暴识别和追踪算法，除了最早的线性外推法外，一般还有两种算法可以确定回波单体的移动，即交叉相关追踪算法和回波特征追踪算法。其缺陷是预报时效较短，准确率也不是很高。

三、数值预报技术

数值预报技术利用包含详细的热动力和微物理过程的中小尺度数值模式做风暴的临近预报。如Sun等利用一个云尺度模式和它的伴随模式，使用四维变分同化技术（4DVAR），通过反演多普勒雷达资料来获取风暴发展和演变时的风场、热动力场和微物理场，取得了很大的成功，该技术已经用于ANC（Auto-Nowcaster）系统。

四、概念模型预报技术

概念模型预报技术主要是通过综合分析多种中小尺度观测资料，包括雷达和气象卫星资料等，在此基础上建立雷暴发生、发展和消亡的概念模型，特别是边界层辐合线和强对流的密切关系等，再结合数值模式分析预报和其他外推技术的结果，建立雷暴临近预报的专家系统，不但可以获取雷暴和对流降水移动、发展的信息，还可以预报它们的生成和消亡。检验和定性评估也表明，将多种资料和技术集于一体的概念模型专家系统，其临近预报的准确率最高，时效也最长，是临近预报技术未来发展的主要趋势之一。NCAR的ANC系统是雷暴临近预报概念模型专家系统的一个典型代表。

五、结语

总之，集外推、统计、雷达反演、概念模型、边界层辐合线的识别和预报、数值模式、雷达和卫星等资料的同化以及预报员经验为一体的专家系统，无疑是临近预报技术发展的主要趋势之一。随着气象探测技术、计算机技术以及临近预报技术研究的进一步发展，临近预报处理气象常规和非常规资料的运算量日益庞大，临近预报正在向自动化、快速化、高时空分辨率方向发展。就目前而言，需要解决的问题主要包括快速的风暴演变及其尺度的可预报性、风暴触发机制的监测和预报、多尺度系统相互作用、对流抬升机制、对流对有限观测资料的敏感性、数值模式的可预报性等。2000年悉尼奥运会期间，世界天气研究计划预报示范项目（WWRP-FDP）试验并展示了当今国际上几个先进的临近预报系统，对临近预报技术的发展起到了很大的推动作用，不但在国际气象界而且在社会、经济等领域产生了深远的影响。