今夏我国形成教科书式“暴力梅”,这是如何观测到的?

2024-06-30     上观新闻

今年入梅以来,我国江淮流域的天气呈现出降水特别集中、雨量特别大、日照时间特别少的特点。气象界人士认为,今年我国的梅雨带像教科书一般典型,俗称“暴力梅”。

不过,并不是每年的梅雨季都能如“教科书”一般,有些年头还会形成“空梅”。

中国气象局有关人士今天介绍,我国梅雨在时间和空间分布上存在差异,区域性特点较为明显。20世纪90年代,降水量以偏多为主;20世纪50年代后期至60年代、20世纪90年代末至21世纪前十年,降水量偏少。2010年以来,随着全球气候变暖,我国梅雨期间的天气变得更加不稳定并伴有一定极端性,这也给我国的气象预报工作带来了更多挑战。

当天气状况变得越来越不稳定、极端情况频现,对气象部门来说,如何准确监测将变得越来越重要。

国家综合气象观测试验基地。

当代“司天监”——天气雷达

在小说里,高人智者往往会夜观天象,洞察天机。而实际的历史中,历朝历代都会有“司天监”“钦天监”这样的机构来承担观测天象的重任。

“现在,我们观天象可以借助雷达。”中国气象局气象探测中心雷达应用室主任吴蕾介绍,天气雷达就像一座观测云雨的天文台,通过雷达天线这个望远镜,利用无线电波来观测远在千里之外的雨雪状况。

在中国气象局气象探测中心的大屏上,记者注意到,一条非常显著的梅雨带在雷达图上显现,旁边实时数据告诉我们:我国长江中下游地区正遭受暴雨袭击。

中国气象局气象探测中心大屏,张煜摄。

这条“教科书式”梅雨带是如何被雷达观测到的呢?吴蕾介绍,在不同的降水强度下,水滴的大小和密度各有差异,这使得雨水对于电磁波的散射能力各有差异。一般情况下,大水滴比小水滴散射能力更强,一片水滴比一个水滴散射能力更强。所以,当天气雷达主动朝着某一方向发射电磁波后,碰到降水时,雨滴便会散射电磁波,使雷达接收到回波信号。接收到的能量越大,通常就代表着天空中的雨越大。

“在气象中,我们习惯用单位体积中粒子直径的六次方之和作为输出结果,称为反射率因子。通过反射率因子,我们可以初步判断降水的强度。”吴蕾说。

不过,仅仅有反射率因子,只能知道大雨还是小雨,无法知道雨滴如何随风移动,这就需要多普勒技术,即通过分析降水回波的些许频移特征,获得降水是在靠近还是在远离雷达。“靠近、远离雷达的速度就是雷达径向速度。利用径向速度,我们可以获得天空中大气运动的状态。”吴蕾表示,基于雷达观测到的降水粒子的形态、运动速度的物理特征,通过科学的分析,天气雷达便可以监测、识别灾害性天气的发生、发展特征,来保护人民生命财产安全。

比如,4月27日,广州白云区发生今年以来首场强度达到EF2级的强龙卷。当天14:06起,广州雷达监测到花都区有超级单体发展,出现了钩状回波、中气旋等特征;14:48,超级单体移动至白云区钟落潭镇,龙卷涡旋特征持续报警;15时,收集到龙卷实况,时间提前量约12分钟。

6月17日起,我国南方持续出现强降水过程,造成多地突破历史极值,全国雷达组网也监测到江淮地区的降水,并且还能通过雷达反射率定性了解降水位置和大致强度等。“若要定量化了解下了多少毫米,就会用到雷达反演的1小时定量降水量产品,格点化展示降水量,其中蓝色区域表示1小时≥25毫米,当地可能出现短时强降水。”吴蕾说。

目前中国气象局已形成四大类雷达产品体系,包括基础产品、物理量产品、识别产品和外推产品。其中,公众较为熟知的冰雹、雷暴大风、短时强降水、龙卷就在识别产品里。

我国已建成252部新一代天气雷达

我国将引入了多普勒技术的天气雷达称为新一代天气雷达。截至目前,我国已建成252部新一代天气雷达,其中主要分为S波段、C波段。

中央气象台首席预报员张涛介绍,不同波段指的是发射的厘米波波长不同,如S波长为10厘米,C波长为5厘米,X波长为3厘米。

目前,我国建设的S波段雷达主要分布在沿海地区及主要降雨流域,C波段雷达主要分布在内陆地区。近几年来,为弥补新一代天气雷达的探测盲区,国家和地方都开始投资建设X波段天气雷达。“相比S波段雷达,X波段的雷达体积都较小,一般都近地布设。”张涛表示。

52.7米高的新一代雷达装置。

在北京南郊,记者看到一幢52.7米高的白塔,其顶部就装有北京仅有的两部S波段雷达之一。北京市气象探测中心高级工程师王辉介绍,这部S波段天气雷达于2006年运行,为2008年北京夏季奥运会气象服务保障提供了支持。“它可以探测最远460公里半径范围内的降水云特征,以及最远230公里半径范围内的降水或云粒子的径向速度,在探测云降水粒子、冰雹、雷暴大风甚至龙卷风等方面也具有较高的准确性和稳定性,能够满足对大范围天气系统的监测需求。”

2021年,为保障2022年北京冬奥会顺利举行,北京投入了第二部S波段天气雷达。“这部S波段天气雷达不仅为冬奥会的气象服务保障提供了有力支撑,还对北京西北方向的天气系统进行有效监测,在夏季强对流天气短临预报预警中发挥了重要作用。”王辉表示。

经过多年建设,北京地区形成了S波段雷达大范围警戒监测、X波段雷达精细探测的多波段天气雷达网,包括11部天气雷达,其中2部S波段雷达、9部X波段天气雷达。为了有效监测北京上游地区天气系统的发生发展,相关部门还在上游河北省境内布设了3部X波段天气雷达。

“这个雷达网可以对灾害性天气进行全天候、全时空协同监测。”北京市气象探测中心主任张宏基说。

文章来源: https://twgreatdaily.com/zh-hans/bbabf0d1816eb54ecc06a9b971be2c7c.html