雷暴与强对流临近天气预报技术探究

摘要：近年来随着极端天气预报工作的快速发展，临近预报受到广泛重视，临近预报主要是0～6h的高时空分辨率的天气预报，预报对象是在0～6h时间段中有明显变化的天气，主要是雷暴、强对流、冬季暴风雪，相关的天气预报工作，具有一定的难度，科学采用先进的天气预报技术势在必行。基于此，分析雷暴与强对流天气的特点，研究临近天气预报技术应用措施，强调在雷暴与强对流临近天气预报过程中积极采用跟踪雷达回波技术、雷暴识别技术等，为促使相关工作的良好发展作出贡献。

关键词：雷暴"""强对流"""临近天气"""预报技术

Exploration"of"Nowcasting"Technology"for"Thunderstorm"and"Severe"Convection

ZHOU"Juncheng"""ZHANG"Chenwang""WANG"Lu""TU"Yin’ai

Jinxi"County"Meteorological"Bureau，"Fuzhou，"Jiangxi"Province，344800"China

Abstract："In"recent"years，nbsp;with"the"rapid"development"of"extreme"weather"forecasting，"nowcasting"is"widely"valued."Nowcasting"is"mainly"a"weather"forecast"with"high"temporal"and"spatial"resolution"of"0～6h，"and"the"forecast"object"is"the"weather"with"obvious"changes"in"0～6h，"mainly"thunderstorms，"strong"convection"and"winter"snowstorms."The"related"weather"forecasting"work"is"difficult，"so"it"is"imperative"to"scientifically"adopt"advanced"weather"forecasting"technology."Based"on"this，"this"paper"analyzes"the"characteristics"of"thunderstorm"and"severe"convection，"studies"the"application"measures"of"nowcasting"technology，"and"emphasizes"the"active"use"of"tracking"radar"echo"technology，"thunderstorm"identification"technology，"etc."in"the"process"of"thunderstorm"and"severe"convection"nowcasting，"which"contributes"to"the"sound"development"of"related"work.

Key"Words："Thunderstorm;"Severe"convection;"Approaching"weather;"Forecast"technology

雷暴通常在不稳定的大气条件下形成，主要是高温、低湿度和强烈的上升气流等促使对流发展形成雷暴云。雷暴可以发展成不同的大小和强度，从小型孤立的对流云发展到大型的雷暴群。随着时间的推移，雷暴会加强或减弱，甚至消散。强对流天气通常伴随着剧烈的降水、大风、冰雹和雷暴等现象，其在不稳定的大气条件下产生，持续时间较短，但影响强烈。科学合理进行天气预报十分重要。因此，在新时期的环境下，需要结合雷暴与强对流临近天气的特点，完善天气预报技术的应用模式，以达到预期的目的。

1"雷暴与强对流天气的特点

雷暴是大气中的剧烈放电现象，往往与雷雨云相伴而生。间接雷暴是闪电电磁感应的杰作，以电涌侵入、辐射电磁场或反击等形式悄然无息地损害建筑物、设备，甚至威胁人类生命安全。强对流天气是由强烈上升的气流掀起的天气风暴，突发、猛烈、破坏力惊人，使天气更加变幻莫测。短时强降水是另一种与雷暴相似的天气现象。雨水在短时间内倾泻而下，降水强度之大，超乎寻常。我国中央气象台对此有着明确的定义：降水量≥20"mm/h，即可称为短时强降水。与雷暴一样，短时强降水也是由积雨云孕育而生，但不同的是，其更需要充足的水汽条件来滋养[1]；冰雹如同天空洒下的冰粒；下击暴流是雷暴云下部的强下沉气流所引发的天气奇观，带有毁灭性的力量，可以影响方圆几千米的范围，破坏力极强。雷暴与强对流天气的特点如表1所示。

2"雷暴与强对流临近天气预报技术的应用

2.1"跟踪雷达回波技术

为了满足气象预报的多样化需求，跟踪雷达回波技术将不同气候条件下的反射率因子场精心划分为多个像素区域，并严格把控这些区域的规格，确保每个区域都能拥有令人满意的相关系数，从而保障高分辨率的预报效果。

在图像处理阶段，跟踪雷达回波技术利用回波移动矢量的微妙变化，精确判断反射率因子相关区域的交叉情况。同时，结合雷达扫描的精准结果，该技术能够准确分析特定地区在不同时刻的反射率因子，迅速锁定分布相关系数最高的区域。在数据处理过程中，该技术还巧妙利用云顶变化与地面降水之间的微妙关系，进行深入的回归分析，从而精准预测目标地区的降水量与风暴云的移动轨迹[2]。

2.2"雷暴识别跟踪技术

在应用雷暴识别跟踪技术进行强对流与雷暴的临近天气预报过程中，只需将雷达与闪电定位资料输入系统，便能借助雷达的敏锐触觉实时捕捉雷暴的踪迹，洞悉其位置与强度的微妙变化，最终绘制出临近预报的精美画卷。另外，在雷暴识别跟踪的过程中，需要采用改进TOTAN算法，采用协方差矩阵，计算相同样本不同维度的协方差，在对地闪数据网络化处理后，由不同网格坐标（Xn，Yn）组合设置以下矩阵，按照矩阵的内容进行雷暴数据的计算分析。

表示雷暴面积的权重，按照算法的规定，两个权重取值是1.0。由于在实际操作的过程中需要寻找目标函数匹配的最低数据值，因此，需要设置i为第一条路径起点、j为终点，求取雷暴路径的和，将目标函数对应的路径作为优化路径，为雷暴的跟踪识别提供保障[3]。

2.3"人工智能算法

人工智能算法在雷暴与强对流临近天气预报中具有广阔的应用前景，利用深度学习和机器学习等技术，可以提高预报的精度和效率。人工智能算法可以分析大量的历史数据和实时观测数据，自动学习和识别天气系统的变化规律和特征。例如：神经网络算法可以用来预测雷暴的发生时间和强度，支持向量机算法则可以用于分类不同类型的天气系统。人工智能算法的应用如表2所示。

2.4"模型技术

在雷暴与强对流临近天气预报的过程中，需要完善模型技术的应用体系（如图1所示）。预报模型的建立与验证是雷暴与强对流临近天气预报技术的核心环节。建立准确的预报模型，经过大量实践验证，提高预报的准确性和可靠性。建立预报模型过程中，需要考虑多种气象因素和参数，分析温度、湿度、风速、气压、地形、地貌等地理信息，采用先进的数值模拟和统计方法对模型进行优化和调整。验证阶段，将模型应用于历史天气数据，对比实际观测数据和预报结果，评估模型的准确性。雷达回波分析是重要的临近预报技术，通过分析雷达回波的特征和变化规律，预测雷暴和强对流天气的发生、发展和消亡[4]。

3"雷暴与强对流临近天气预报技术的发展趋势

3.1"智能化发展

雷暴与强对流临近天气预报技术未来发展的过程中，将利用大数据和人工智能技术对气象数据进行处理分析，提高预报准确度和时效性，随着大数据和人工智能技术的不断发展，其在天气预报中的应用将越来越广泛和深入；研发更高效、更高分辨率的资料同化技术，提供更准确的预报信息，资料同化是将不同来源、不同分辨率的观测数据与数值预报模型相结合的过程，提高预报准确性；发展多模式多尺度耦合技术模拟和预测雷暴和强对流天气，多模式多尺度耦合技术可以整合不同模式和尺度的信息，提高预报的准确性和稳定性；采用人工智能技术实现预警系统的智能化，提高预警的准确性，智能化的预警系统可以实时监测天气变化快速发布预警信息，为防灾减灾提供有力支持；深入研究雷暴和强对流天气的生成和发展机制，为预报技术的发展提供理论支持，为天气系统的物理机制预报天气变化的分析做出贡献[5]。

3.2"数据化发展

雷暴与强对流临近天气预报技术未来发展期间，数据化发展是主要趋势。主要是从雷达、卫星、地面观测站等多种渠道收集数据，确保数据的全面性，完善温度、湿度、风速、气压、地形、地貌等地理信息，对收集的数据进行整合，消除重复和冗余信息，清洗数据中的噪声和异常值，提高数据质量。基于大数据利用机器学习、深度学习等算法建立预测模型，自动学习识别天气系统的变化规律和特征，提高预报的准确性。对实时收集的数据进行快速处理和分析，提取有价值的信息，利用云计算和分布式计算技术，提高数据处理的效率速度，将分析结果以图表、图像等形式直观展示，方便预报员快速理解和判断，利用三维可视化技术，展示雷暴和强对流天气的三维结构和演变过程，改善工作效果[6]。

4"结语

综上所述，雷暴与强对流的临近天气预报是重要工作，需要重点采用雷暴跟踪识别技术、人工智能算法、模型技术等科学进行临近天气预报，且当前各类技术的应用前景非常好。因此，在新时期的环境下，需要结合雷暴与强对流的临近天气预报需求，完善和优化相关的技术体系，以提升天气预报工作的效果，达到预期的目的。

参考文献

[1]"丁文文.雷暴与强对流临近天气预报技术的探讨[J].农业灾害研究，2024，14（2）：194-196.

[2]"赵亚楠.雷暴与强对流临近天气预报技术探讨[J].内蒙古科技与经济，2023（22）：109-112.

[3]"王安琦，曹永哲，王太然，等.雷暴与强对流临近天气预报技术探讨[J].农业灾害研究，2021，11（10）：81-82.

[4]"朱泳桦.基于贝叶斯算法对广东省强对流天气的潜势预报研究[D].南京：南京信息工程大学，2023.

[5]"刘维成.中国北方夏季风影响过渡区土壤湿度对大气对流活动的影响研究[D].兰州：兰州大学，2023.

[6]"王楷文.青藏高原MCS航空天气特征及其对航路运行的影响[D].成都：中国民用航空飞行学院，2022.