梅雨季節(jié)，你看得最多的是什么？天氣預報肯定有一席之地，作為每天出門前的天氣預警工具，它決定著你是否可能被淋成落湯雞。
制作天氣預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報員告訴你，天氣預報數(shù)據(jù)采集于“天地空”，經(jīng)過分析和會商，一份天氣預報產(chǎn)品就誕生了。
天氣預報的誕生：
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，造成長江中下游梅汛期降雨異常偏多。
“梅姑娘”原地轉圈，小伙伴們的內衣都不夠用了，出門更是養(yǎng)成必看天氣預報的習慣。如今的天氣預報幾乎可以做到實時更新，時間可精確到半小時內所在區(qū)域是否下雨刮風，那天氣預報是如何制作出來的呢？
“天氣預報的結果很簡單，但是制作過程非常復雜繁瑣。”江蘇省氣象臺預報技術研發(fā)科劉安寧說，天氣預報簡單分為五個步驟：氣象觀測、數(shù)據(jù)收集、綜合分析、預報會商、預報產(chǎn)品發(fā)布。
氣象觀測為天氣預報提供最基礎的數(shù)據(jù)，目前我國已初步建成天基、地基、空基相結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波段二次測風雷達等。在江蘇，每日同一時間，各地氣象站將地基設備觀測的溫、壓、濕、風等氣象信息傳到省氣象信息中心。在高空，氣象飛機和測風雷達組成的探測網(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，作為天氣預報員制作預報的“原材料”。
氣象觀測完畢，分析與預報趕著來“報到”。各級氣象臺的計算機將國家下發(fā)的數(shù)據(jù)進行處理，得到反映天氣實況的天氣圖等各類圖表，供預報員進行分析使用。天氣預報員通過分析天氣圖，對天氣形勢進行分析作出天氣形勢預報?！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。預報員結合一些衛(wèi)星云圖資料、雷達回波資料等，可以初步了解天氣系統(tǒng)的演變過程。”劉安寧解釋，觀測數(shù)據(jù)通過高速計算機通信網(wǎng)絡傳遞匯集，輸入到高性能的計算機，通過求解描寫天氣演變的方程組，未來天氣預報數(shù)值很快就被算出來。
綜合分析的結果出來后進入預報會商階段。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、首席預報員等各抒己見，最后由首席預報員綜合分析、總結，提出正式預報結論。劉安寧介紹，天氣預報結論作出后，制作成不同形式的預報產(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報。
一碗“西紅柿雞蛋湯”，
蘊藏降水強度的秘密
在電視、微博、微信上公布的天氣預報通常會配備多普勒天氣雷達回波圖，這幅圖從外到內大多由藍黃色向紅紫色轉變，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。
“天氣雷達俗稱‘千里眼’?！眲矊幷f，多普勒雷達每隔六分鐘發(fā)出的電磁波會對近地的水氣濃度、底層云的水滴、冰晶進行掃描，計算水滴的大小及位置，并在雷達顯示器上呈現(xiàn)回波圖像，雷達回波的顏色一般從藍色到紫色，顏色越深強度越強。
“如果你所在的區(qū)域被綠色回波包圍，你就要準備好雨具了。”劉安寧介紹，亮黃色區(qū)域一般對應每小時10毫米左右的降雨強度，紅色覆蓋下的地區(qū)極易出現(xiàn)雷雨大風短時強降水等強對流天氣，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)象正在進行。
目前，江蘇已建成9部新一代天氣雷達，并投入業(yè)務運行中。“從雷達回波的多次動態(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對流天氣的影響，適時安排好生產(chǎn)生活和出行。”劉安寧說，隨著觀測和預報手段的不斷更新，江蘇除了9部S波段多普勒雷達外，還布設了X波段雷達和雙偏振雷達，X波段雷達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，還能探測和預警冰雹區(qū)域。
相比雷達，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，還有風云四號等先進氣象衛(wèi)星資料應用，風廓線雷達、微波輻射計、閃電定位儀等各類新型探測設備緊盯氣象要素變化，為天氣預警提供“科學決策”。
云團說“變臉”就“變臉”，
高科技助力精準預報
經(jīng)常出門的你是否會發(fā)現(xiàn)，暴雨和狂風有時不按套路出牌。天氣系統(tǒng)像個說“變臉”就“變臉”的姑娘，云團隨時在頭頂爆發(fā)，帶來一場區(qū)域級暴雨后悄然離去。關注天氣預報，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，天氣預報已經(jīng)達到分鐘級更新，為何還會遭遇“滑鐵盧”？劉安寧表示，天氣雷達更新數(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。因此首席預報員的作用在此時就非常重要，他們通過人力和經(jīng)驗將大量歷史圖像中的雜波標記出來，從而獲得相對準確的雷達圖歷史數(shù)據(jù)。
當然，人力和歷史經(jīng)驗畢竟有限。助力天氣精準預報，還需強天氣綜合報警追蹤平臺與梅雨期西風帶龍卷風概念模型“加持”。今年6月12日14時左右，一場龍卷風襲擊江蘇省高郵市，幸運的是，無人死亡。這與一條提前46分鐘發(fā)布的氣象預報密不可分。當日12時40分，多普勒天氣雷達探測到：有對流風暴正向“龍卷風走廊”方向移動，“對流風暴有發(fā)展成龍卷風的可能！”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，我們與龍卷風的追逐戰(zhàn)‘一刻不停’?！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探測到的風暴屬性。該平臺增加了基于機器學習的風暴客觀外推、光流法等預報算法，進一步為預報員定量、綜合掌握風暴特征和臨近預警提供重要依據(jù)。尤其是在2016年以來，根據(jù)中國氣象局部署，江蘇省氣象局試點開展分類強對流天氣預警及龍卷風預警試驗業(yè)務，“追風”腳步不斷加速。如今的江蘇，已經(jīng)建立“梅雨期西風帶龍卷風概念模型”。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險意識，為過去、現(xiàn)在及未來的平安護航。
記者 張 宣