梅雨季節(jié)，你看得最多的是什么？天氣預(yù)報肯定有一席之地，作為每天出門前的天氣預(yù)警工具，它決定著你是否可能被淋成落湯雞。
制作天氣預(yù)報是個非常繁瑣的過程，需要依次搜集過去一段時間從地面到高空的氣象數(shù)據(jù)。這些氣象數(shù)據(jù)從何而來？又到哪里去？江蘇省氣象臺首席預(yù)報員告訴你，天氣預(yù)報數(shù)據(jù)采集于“天地空”，經(jīng)過分析和會商，一份天氣預(yù)報產(chǎn)品就誕生了。
天氣預(yù)報的誕生：
雨水與人類的邂逅
6月以來，我國南方地區(qū)出現(xiàn)7次大范圍強(qiáng)降雨過程，64%的縣（市）出現(xiàn)了暴雨天氣。那么，這么多雨究竟下在哪兒了呢？大數(shù)據(jù)顯示，長江流域降雨量410.4毫米，較常年同期偏多48.3%，為1961年以來歷史同期最多。而這一切的“始作俑者”是今年的“梅姑娘”來得偏早雨鋒偏強(qiáng)，造成長江中下游梅汛期降雨異常偏多。
“梅姑娘”原地轉(zhuǎn)圈，小伙伴們的內(nèi)衣都不夠用了，出門更是養(yǎng)成必看天氣預(yù)報的習(xí)慣。如今的天氣預(yù)報幾乎可以做到實(shí)時更新，時間可精確到半小時內(nèi)所在區(qū)域是否下雨刮風(fēng)，那天氣預(yù)報是如何制作出來的呢？
“天氣預(yù)報的結(jié)果很簡單，但是制作過程非常復(fù)雜繁瑣?！苯K省氣象臺預(yù)報技術(shù)研發(fā)科劉安寧說，天氣預(yù)報簡單分為五個步驟：氣象觀測、數(shù)據(jù)收集、綜合分析、預(yù)報會商、預(yù)報產(chǎn)品發(fā)布。
氣象觀測為天氣預(yù)報提供最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，目前我國已初步建成天基、地基、空基相結(jié)合的氣象立體觀測系統(tǒng)。劉安寧介紹，地基主要有地面人工觀測站、自動氣象站、L波段二次測風(fēng)雷達(dá)等。在江蘇，每日同一時間，各地氣象站將地基設(shè)備觀測的溫、壓、濕、風(fēng)等氣象信息傳到省氣象信息中心。在高空，氣象飛機(jī)和測風(fēng)雷達(dá)組成的探測網(wǎng)也將對流層的變化信息傳遞過來，再加上氣象衛(wèi)星和天氣雷達(dá)收集到的資料，它們被電傳到各級氣象信息中心，作為天氣預(yù)報員制作預(yù)報的“原材料”。
氣象觀測完畢，分析與預(yù)報趕著來“報到”。各級氣象臺的計(jì)算機(jī)將國家下發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到反映天氣實(shí)況的天氣圖等各類圖表，供預(yù)報員進(jìn)行分析使用。天氣預(yù)報員通過分析天氣圖，對天氣形勢進(jìn)行分析作出天氣形勢預(yù)報?！疤鞖鈭D就好像醫(yī)生給病人拍的X光片，它反映出各地天氣情況。預(yù)報員結(jié)合一些衛(wèi)星云圖資料、雷達(dá)回波資料等，可以初步了解天氣系統(tǒng)的演變過程?！眲矊幗忉專^測數(shù)據(jù)通過高速計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞匯集，輸入到高性能的計(jì)算機(jī)，通過求解描寫天氣演變的方程組，未來天氣預(yù)報數(shù)值很快就被算出來。
綜合分析的結(jié)果出來后進(jìn)入預(yù)報會商階段。每天上午，江蘇省氣象臺的會商大廳都會坐滿工作人員。開會時，值班、首席預(yù)報員等各抒己見，最后由首席預(yù)報員綜合分析、總結(jié)，提出正式預(yù)報結(jié)論。劉安寧介紹，天氣預(yù)報結(jié)論作出后，制作成不同形式的預(yù)報產(chǎn)品，通過微信、微博、廣播、電視、報紙、互聯(lián)網(wǎng)站以及手機(jī)短信、信息顯示屏等媒體向公眾發(fā)布，這就是大家收看收聽到的天氣預(yù)報。
一碗“西紅柿雞蛋湯”，
蘊(yùn)藏降水強(qiáng)度的秘密
在電視、微博、微信上公布的天氣預(yù)報通常會配備多普勒天氣雷達(dá)回波圖，這幅圖從外到內(nèi)大多由藍(lán)黃色向紅紫色轉(zhuǎn)變，也被網(wǎng)友們戲稱為“西紅柿雞蛋湯”，看到它就能分辨出未來的降水情況。
“天氣雷達(dá)俗稱‘千里眼’?！眲矊幷f，多普勒雷達(dá)每隔六分鐘發(fā)出的電磁波會對近地的水氣濃度、底層云的水滴、冰晶進(jìn)行掃描，計(jì)算水滴的大小及位置，并在雷達(dá)顯示器上呈現(xiàn)回波圖像，雷達(dá)回波的顏色一般從藍(lán)色到紫色，顏色越深強(qiáng)度越強(qiáng)。
“如果你所在的區(qū)域被綠色回波包圍，你就要準(zhǔn)備好雨具了?！眲矊幗榻B，亮黃色區(qū)域一般對應(yīng)每小時10毫米左右的降雨強(qiáng)度，紅色覆蓋下的地區(qū)極易出現(xiàn)雷雨大風(fēng)短時強(qiáng)降水等強(qiáng)對流天氣，如果看到有紅到發(fā)紫的地方，很有可能會有冰雹等極端天氣。所以一旦雷達(dá)回波圖怎么看都像是一碗“西紅柿雞蛋湯”時，就代表比較激烈的天文現(xiàn)象正在進(jìn)行。
目前，江蘇已建成9部新一代天氣雷達(dá)，并投入業(yè)務(wù)運(yùn)行中。“從雷達(dá)回波的多次動態(tài)圖可以看到暗紅色回波區(qū)域的移動方向和移動速度，從而判斷自己所在位置是否將受到強(qiáng)對流天氣的影響，適時安排好生產(chǎn)生活和出行?！眲矊幷f，隨著觀測和預(yù)報手段的不斷更新，江蘇除了9部S波段多普勒雷達(dá)外，還布設(shè)了X波段雷達(dá)和雙偏振雷達(dá)，X波段雷達(dá)用于更加精確地探測中小尺度的天氣系統(tǒng)，而雙偏振雷達(dá)的優(yōu)勢則有很多，它能夠更好地描述降水類型和天氣，能夠區(qū)分氣象和非氣象回波，還能探測和預(yù)警冰雹區(qū)域。
相比雷達(dá)，氣象衛(wèi)星會時刻監(jiān)測大氣層頂端的氣象狀態(tài)，通過云層放出的紅外光來測量云頂高度、云層厚度等信息。在江蘇，還有風(fēng)云四號等先進(jìn)氣象衛(wèi)星資料應(yīng)用，風(fēng)廓線雷達(dá)、微波輻射計(jì)、閃電定位儀等各類新型探測設(shè)備緊盯氣象要素變化，為天氣預(yù)警提供“科學(xué)決策”。
云團(tuán)說“變臉”就“變臉”，
高科技助力精準(zhǔn)預(yù)報
經(jīng)常出門的你是否會發(fā)現(xiàn)，暴雨和狂風(fēng)有時不按套路出牌。天氣系統(tǒng)像個說“變臉”就“變臉”的姑娘，云團(tuán)隨時在頭頂爆發(fā)，帶來一場區(qū)域級暴雨后悄然離去。關(guān)注天氣預(yù)報，并不能保證你在雨季不成“落湯雞”。
前文提到，江蘇有9部每隔6分鐘就更新一次的新一代天氣雷達(dá)，天氣預(yù)報已經(jīng)達(dá)到分鐘級更新，為何還會遭遇“滑鐵盧”？劉安寧表示，天氣雷達(dá)更新數(shù)據(jù)很快，但其中存在大量干擾性信息，比如塵埃和折射率分布不均勻的空氣，都可能被誤判為降雨。如果沒有天氣圖、衛(wèi)星云圖和人力的輔助判斷，很難排除這些干擾信息。因此首席預(yù)報員的作用在此時就非常重要，他們通過人力和經(jīng)驗(yàn)將大量歷史圖像中的雜波標(biāo)記出來，從而獲得相對準(zhǔn)確的雷達(dá)圖歷史數(shù)據(jù)。
當(dāng)然，人力和歷史經(jīng)驗(yàn)畢竟有限。助力天氣精準(zhǔn)預(yù)報，還需強(qiáng)天氣綜合報警追蹤平臺與梅雨期西風(fēng)帶龍卷風(fēng)概念模型“加持”。今年6月12日14時左右，一場龍卷風(fēng)襲擊江蘇省高郵市，幸運(yùn)的是，無人死亡。這與一條提前46分鐘發(fā)布的氣象預(yù)報密不可分。當(dāng)日12時40分，多普勒天氣雷達(dá)探測到：有對流風(fēng)暴正向“龍卷風(fēng)走廊”方向移動，“對流風(fēng)暴有發(fā)展成龍卷風(fēng)的可能！”省氣象臺迅速與高郵市氣象局聯(lián)系，密切監(jiān)視其發(fā)展趨勢，加強(qiáng)聯(lián)動會商，促成了這“來之不易的46分鐘”。
46分鐘的提前量，從何而來？“長期以來，我們與龍卷風(fēng)的追逐戰(zhàn)‘一刻不?！！苯K省氣象臺臺長康志明說。探索中，江蘇氣象部門打造的強(qiáng)天氣綜合報警追蹤平臺（又稱“SWATCH平臺”），能夠集中且直觀地展現(xiàn)多部多普勒天氣雷達(dá)探測到的風(fēng)暴屬性。該平臺增加了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的風(fēng)暴客觀外推、光流法等預(yù)報算法，進(jìn)一步為預(yù)報員定量、綜合掌握風(fēng)暴特征和臨近預(yù)警提供重要依據(jù)。尤其是在2016年以來，根據(jù)中國氣象局部署，江蘇省氣象局試點(diǎn)開展分類強(qiáng)對流天氣預(yù)警及龍卷風(fēng)預(yù)警試驗(yàn)業(yè)務(wù)，“追風(fēng)”腳步不斷加速。如今的江蘇，已經(jīng)建立“梅雨期西風(fēng)帶龍卷風(fēng)概念模型”。江蘇氣象工作者用日益積累的科技力量加上須臾不松的風(fēng)險意識，為過去、現(xiàn)在及未來的平安護(hù)航。
記者 張 宣