今夏我國形成教科書式「暴力梅」,這是如何觀測到的?

2024-06-30     上觀新聞

今年入梅以來,我國江淮流域的天氣呈現出降水特別集中、雨量特別大、日照時間特別少的特點。氣象界人士認為,今年我國的梅雨帶像教科書一般典型,俗稱「暴力梅」。

不過,並不是每年的梅雨季都能如「教科書」一般,有些年頭還會形成「空梅」。

中國氣象局有關人士今天介紹,我國梅雨在時間和空間分布上存在差異,區域性特點較為明顯。20世紀90年代,降水量以偏多為主;20世紀50年代後期至60年代、20世紀90年代末至21世紀前十年,降水量偏少。2010年以來,隨著全球氣候變暖,我國梅雨期間的天氣變得更加不穩定並伴有一定極端性,這也給我國的氣象預報工作帶來了更多挑戰。

當天氣狀況變得越來越不穩定、極端情況頻現,對氣象部門來說,如何準確監測將變得越來越重要。

國家綜合氣象觀測試驗基地。

當代「司天監」——天氣雷達

在小說里,高人智者往往會夜觀天象,洞察天機。而實際的歷史中,歷朝歷代都會有「司天監」「欽天監」這樣的機構來承擔觀測天象的重任。

「現在,我們觀天象可以藉助雷達。」中國氣象局氣象探測中心雷達應用室主任吳蕾介紹,天氣雷達就像一座觀測雲雨的天文台,通過雷達天線這個望遠鏡,利用無線電波來觀測遠在千里之外的雨雪狀況。

在中國氣象局氣象探測中心的大屏上,記者注意到,一條非常顯著的梅雨帶在雷達圖上顯現,旁邊實時數據告訴我們:我國長江中下游地區正遭受暴雨襲擊。

中國氣象局氣象探測中心大屏,張煜攝。

這條「教科書式」梅雨帶是如何被雷達觀測到的呢?吳蕾介紹,在不同的降水強度下,水滴的大小和密度各有差異,這使得雨水對於電磁波的散射能力各有差異。一般情況下,大水滴比小水滴散射能力更強,一片水滴比一個水滴散射能力更強。所以,當天氣雷達主動朝著某一方向發射電磁波後,碰到降水時,雨滴便會散射電磁波,使雷達接收到回波信號。接收到的能量越大,通常就代表著天空中的雨越大。

「在氣象中,我們習慣用單位體積中粒子直徑的六次方之和作為輸出結果,稱為反射率因子。通過反射率因子,我們可以初步判斷降水的強度。」吳蕾說。

不過,僅僅有反射率因子,只能知道大雨還是小雨,無法知道雨滴如何隨風移動,這就需要都卜勒技術,即通過分析降水回波的些許頻移特徵,獲得降水是在靠近還是在遠離雷達。「靠近、遠離雷達的速度就是雷達徑向速度。利用徑向速度,我們可以獲得天空中大氣運動的狀態。」吳蕾表示,基於雷達觀測到的降水粒子的形態、運動速度的物理特徵,通過科學的分析,天氣雷達便可以監測、識別災害性天氣的發生、發展特徵,來保護人民生命財產安全。

比如,4月27日,廣州白雲區發生今年以來首場強度達到EF2級的強龍捲。當天14:06起,廣州雷達監測到花都區有超級單體發展,出現了鉤狀回波、中氣旋等特徵;14:48,超級單體移動至白雲區鍾落潭鎮,龍捲渦旋特徵持續報警;15時,收集到龍捲實況,時間提前量約12分鐘。

6月17日起,我國南方持續出現強降水過程,造成多地突破歷史極值,全國雷達組網也監測到江淮地區的降水,並且還能通過雷達反射率定性了解降水位置和大致強度等。「若要定量化了解下了多少毫米,就會用到雷達反演的1小時定量降水量產品,格點化展示降水量,其中藍色區域表示1小時≥25毫米,當地可能出現短時強降水。」吳蕾說。

目前中國氣象局已形成四大類雷達產品體系,包括基礎產品、物理量產品、識別產品和外推產品。其中,公眾較為熟知的冰雹、雷暴大風、短時強降水、龍捲就在識別產品里。

我國已建成252部新一代天氣雷達

我國將引入了都卜勒技術的天氣雷達稱為新一代天氣雷達。截至目前,我國已建成252部新一代天氣雷達,其中主要分為S波段、C波段。

中央氣象台首席預報員張濤介紹,不同波段指的是發射的厘米波波長不同,如S波長為10厘米,C波長為5厘米,X波長為3厘米。

目前,我國建設的S波段雷達主要分布在沿海地區及主要降雨流域,C波段雷達主要分布在內陸地區。近幾年來,為彌補新一代天氣雷達的探測盲區,國家和地方都開始投資建設X波段天氣雷達。「相比S波段雷達,X波段的雷達體積都較小,一般都近地布設。」張濤表示。

52.7米高的新一代雷達裝置。

在北京南郊,記者看到一幢52.7米高的白塔,其頂部就裝有北京僅有的兩部S波段雷達之一。北京市氣象探測中心高級工程師王輝介紹,這部S波段天氣雷達於2006年運行,為2008年北京夏季奧運會氣象服務保障提供了支持。「它可以探測最遠460公里半徑範圍內的降水雲特徵,以及最遠230公里半徑範圍內的降水或雲粒子的徑向速度,在探測雲降水粒子、冰雹、雷暴大風甚至龍捲風等方面也具有較高的準確性和穩定性,能夠滿足對大範圍天氣系統的監測需求。」

2021年,為保障2022年北京冬奧會順利舉行,北京投入了第二部S波段天氣雷達。「這部S波段天氣雷達不僅為冬奧會的氣象服務保障提供了有力支撐,還對北京西北方向的天氣系統進行有效監測,在夏季強對流天氣短臨預報預警中發揮了重要作用。」王輝表示。

經過多年建設,北京地區形成了S波段雷達大範圍警戒監測、X波段雷達精細探測的多波段天氣雷達網,包括11部天氣雷達,其中2部S波段雷達、9部X波段天氣雷達。為了有效監測北京上游地區天氣系統的發生髮展,相關部門還在上遊河北省境內布設了3部X波段天氣雷達。

「這個雷達網可以對災害性天氣進行全天候、全時空協同監測。」北京市氣象探測中心主任張宏基說。

文章來源: https://twgreatdaily.com/bbabf0d1816eb54ecc06a9b971be2c7c.html