快速应对强对流天气监测预警服务技术方法
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摘 要：本文从强对流天气发生发展机制入手，分析研究并归纳总结了常见的强对流天气短时预报相关技术指标，以气象行业职业技能竞赛监测预警服务考试项目为例，总结出基层工作人员如何快速判断强对流天气类型、落区以及预警信息发布和服务材料撰写过程中需要注意哪些细节。
关键词：强对流；技术指标；预警信息；服务材料
中图分类号：S16 文献标识码：A
DOI：10.19754/j.nyyjs.20190415068
基金项目：南京市气象局自立科研项目“县级综合业务疑难问题指导手册”（项目编号：NJ201908）引言
强对流天气是指发生突然、天气剧烈、破坏力极大，常伴有雷雨大风、冰雹、龙卷风、局部强降雨等强烈对流性的灾害天气。强对流天气种类多、危害大、发生发展机制复杂，造成人员和财产伤害严重，越来越引起各级气象工作者和专家的关注。特别是2016年6月23日江苏盐城阜宁发生龙卷风灾害后，基层人员如何对强对流天气进行监测预警服务成为关注的重点。
2007年起，全国气象行业职业技能竞赛每年举办1届，在当前各级业务竞赛常态化的形势下，如何加强竞赛能力建设，在竞赛中取得优异成绩，是一项重要的新课题。从2016年全国气象行业职业技能竞赛开始首次增加监测预警服务项目考试内容，意在增强县级基层气象工作人员对强对流天气类型的判断、落区、预警信息的发布以及服务材料的撰写的能力。本文以气象行业职业技能竞赛监测预警服务项目考试题目为例，分析总结基层应对强对流天气监测预警服务需要注意哪些细节。
1 前期准备
计算机的准备工作非常重要，PUP软件作为日常业务和考试专用软件，其安装和使用非常重要。业务人员应熟悉PUP软件的安装技巧、注册方法和系统设置。WORD软件也需要按照考试要求安装相应版本，以防WORD版本不一致而导致最终服务材料格式出现偏差，从而造成不必要的扣分。
PUP软件的设置过程中，特别需要注意的是资料目录的设置务必做到简洁，软件目录层数过多将会使计算机读取资料时造成死机，将资料压缩包解压到计算机某盘符根目录下是非常合适的。一般情况下考试会提供2个及以上的雷达站数据，目录设置到数据文件上上层，也就是雷达站名的上一层，方便在搜索资料时快速切换雷达资料，提高看图效率。
对每一个需要用到的资料都应该在软件设置中设置好地图和地名显示，特别是行政区划的设置，可以帮助快速找到站点，也将对后面撰写预警信息和服务材料提供帮助。
需要注意的是雷达数据资料均为世界时，而预警信号发布以及服务材料撰写都要求使用北京时，必须做好时差的换算。
2 强对流天气的判断
日常工作和考试中所考察的强对流天气，一般分为以下几种：1h降水量≥20mm的短历时强降水；直径大于20cm的大冰雹；有雷雨时，瞬时风速≥17.2m/s的雷暴大风，对于出现龙卷的情况，一般也涵盖在雷暴大风中进行考察。强对流天气类型的判断是该项目考试的基础，如何快速准确的判断站点可能出现的强对流天气类型至关重要。下面将就环境场和雷达资料两方面进行分析，以找出最合适在考试中使用的技术指标。
2.1 环境场分析
相对于分析雷达图而言，其实对环境场的分析更为重要，大部分强对流天气类型通过分析环境场都可以得到大致结论。因此首先来就强对流天气发生发展的环境场做一个分析。
2.1.1 强对流天气气候特征和时空分布特征
中国降雹的天气条件具有明显的季节变化特征[1]，尤其以4—7月最多，并且随时间由南向北推移。就江苏而言3—4月冷暖空气交绥激烈，是冰雹的集中期，并多伴有雷暴大风，进入5月后冰雹发生概率大为下降，究其原因为0℃层相对较高，冰雹在下降过程中易融化。6月中旬进入梅雨季，长江中下游多短历时强降水天气，东北地区进入冰雹和雷暴大风的高峰期，7月中旬—后半旬随着副高第2次北抬，华北进入多雨少雹期的伏汛期，期间多伴有雷暴大风，8月随着副高脊线继续北进，长江流域由于受夏季热泪与和台风强降水影响，短历时强降水出现频率增强，秋季随着副高减弱东退，东部地区水汽来源减少，华北和东北受东北冷涡影响冰雹和雷雨大风再次增多，但已罕见短历时强降水。
2.1.2 造成强对流天气的大尺度天气系统分析
造成北方强对流天气的大尺度天气系统[2]主要有以下4类：冷涡型、高空低槽型、槽（涡）后西北气流型和切变线型。其中冷涡型分为2种：当冷涡位于45°N以北，往往容易造成冰雹和雷暴大风天气，当低涡位于45°以南时易造成短历时强降水。高空低槽型利于雷暴大风的发生和发展。槽（涡）后西北气流型产生冰雹和雷暴大风的概率仅次于冷涡型，短历时强降水发生概率较低。切变线型出现冰雹和雷暴大风的概率较少，短历时强降水的概率也不高。
造成南方强对流天气的大尺度天气系统[2]主要有以下6类：静止锋切变型、高空冷涡型、低槽冷锋型、气旋波动型、热带低值型和副高边缘型。静止锋切变型易产生较大的降水，高空冷涡型和低槽冷锋型较易产生冰雹、龙卷和雷暴大风等强烈天气，气旋波动型易产生短历时强降水和雷暴大风天气，热带低值型多發生在7-9月，以强降水为主，偶有雷暴大风和冰雹，副高边缘型则多易产生强降水和雷暴大风。
2.2 探空资料分析
对探空资料的分析也能较好的对强对流天气判断提供帮助，探空资料图上可以得到T-lnP图、0℃和-20℃层高度、Cape值、K指数、SI指数、LI指数、垂直风切变等物理量指标。对强对流天气环境条件综合分析[1]可知对流大风的形成主要取决于层结稳定性和垂直风切变，其层结不稳定度和垂直风切变强度高于短历时强降水，与冰雹相比对流层中层干（700～500hPaT-Td>6℃），即T-lnP图上呈现明显喇叭口形状（图1）；短历时强降水要求对流层中低层有较高的湿度，700hPa湿度大，T-Td≤4℃，K指数≥32℃，有一定的层结不稳定和垂直风切变（图2）；冰雹要求有合适的0℃和-20℃层高度，一般情况下0℃高度在2.5～5.6km之间，-20℃层在5.5～8.5km之间，且有超过7.5km的负温区，0℃到-20℃层的厚度≥2.8km；CAPE值≥1000J/kg，要产生大冰雹更需要有强垂直风切变（15-20m/s）以上（图3）。 根据所给资料的时间、天气形势的分析和探空资料，可以对可能发生的强对流天气有一个预估。
2.3 雷达图分析
在掌握了环境场分析的技巧后，对雷达资料的分析也很重要。对于冰雹天气而言，反射率因子特征有以下几点：高悬的强反射率因子核心：一般情况下冰雹云的最大反射率因子值都大于45dBZ，且垂直扩展到- 20℃层以上；低层弱回波区和中高层回波悬垂（图4），有界弱回波区、V形缺口和钩状回波都是比较有效的冰雹预警指标（图5）；垂直累积液态含水量（VIL）：VIL值达到45kg/m2的风暴能产生1.9cm以上的冰雹，特别是达到55kg/m2以上的风暴，能产生超过3cm的冰雹（图6）VIL与风暴顶高度之比超过4g/m3，几乎都会产生大冰雹；三体散射：一般比较难观测到，一旦观测到三体散射说明一定有大冰雹（图6）。而PUP自带的冰雹发生概率指数（POH）产品空报率较高，不能作为出现冰雹的充分条件，但作为起报条件是比较合适的。
对于短历时强降水而言，相对高的降水率和较长的持续时间至关重要，一般来说35dBZ的强回波在统一地点维持超过1h，就很容易产生20mm/h的降雨量，统计强回波维持了几个体扫可以大致估算出降水量。除此以外1h累计降水（OHP）产品，也可以很方便的对降水量进行估测。通过以上2点，是否出现短历时强降水是比较好判断的。
雷暴大风是相对比较难把握的强对流天气，通过弓形回波和阵风锋经过的区域可以比较直观的推断雷暴大风（图7），叠加中气旋产品和相对速度图上的底层大风速区，也可以帮助预测对应站点的风速[3]。
3 预警信息发布中的注意点
监测预警服务项目考试中的预警信息发布题型主要考察的是考生对预警信息发布用语的熟悉情况，答题中需要注意的是在日常工作中，业务人员往往按照中国气象局第16号令中所规定的预警信号发布标准来进行预警信号发布工作，有的考卷中会明确要求按照所提供的标准进行预警信息内容的撰写，需要认真分辨。除此以外还存在一个容易被忽视的要点，那就是某地区并没有达到强冰雹标准，但出现了冰雹天气现象，需要发布相应的冰雹预警信号。预警信息内容的撰写中，还需要注意是以市级气象台站还是县级气象台站身份来进行发布。如果是市级气象台发布的预警信息，其下属所辖县内出现灾害性天气，也需要进行预警信息发布，言语措辞中可以使用大部分地区或部分地区。
4 服务材料撰写中的注意点
撰写服务材料的过程中除了不能有错别字以外，还需要注意题目要求撰写的是哪个站点所在地的服务材料，文中是否提及相应的制作、签发、审稿以及相关地理信息和服务信息内容，所有提及的内容在服务材料中均要涉及。服务内容要突出何时何地将受何种灾害，将会造成多大的损失，以及对应灾害的防御方法，需要注意与前面所预报的灾害性天气相一致。抬头需要注意期号、发布时间以及签发是否齐全，落款需要注意呈送报是否合适，整体要做到内容简洁明了、格式美观统一。
5 总结
PUP软件和WORD软件安装和设置要合理，软件使用要熟悉。根据环境场和探空资料可以很好地对可能发生的强对流天气进行预判。雷达资料的产品的合理运用可以快速对发生的強对流天气进行定性。预警信息发布要注意发布标准，言语措辞要简介凝练。服务材料的撰写要注意涵盖相关信息。
6 结语
作为气象服务中至关重要的工作，监测预警服务工作必须得到相当的重视，加深对该业务的技术方法研究，不断促进我国气象业务的发展。参考文献
[1] 章国材.强对流天气分析与预报[M].北京：气象出版社，2011：48-71.
[2] 姚学祥.天气预报技术与方法[M].北京：气象出版社，2011：134-137.
[3] 俞小鼎.多普雷天气雷达原理与业务应用[M].北京：气象出版社，2006：149-179.
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