天氣，人類生産生活的重要影響因素之一。

台風、暴雨、雷電……這些常見天氣可能會給人民生命财産帶來嚴重威脅、給工農業和交通運輸等帶來重大損失，被稱為災害天氣。

我國地域遼闊，自然條件複雜，而且屬于典型的季風氣候區，因此災害天氣種類繁多，且不同地區又有很大差異。如何做到在災害發生之前及早預警、準确預警，最大限度地減輕氣象災害帶來的不利影響和财産損失，氣象人一直在探索。

近日，記者走進位于北京市海澱區的災害天氣國家重點實驗室，帶您一起探究這個實驗室為提高災害天氣預報的精細度準确率、築牢防災減災第一道防線做了哪些工作——

1 探索未知，讓預報更加快速精準

中央氣象台7月22日10時升級發布強對流天氣黃色預警，山西南部、河北南部等多地部分地區将有8-10級雷暴大風、冰雹、短時強降水天氣。

上海中心氣象台7月21日12時33分發布雷電黃色預警……

天氣預報、氣象災害預警等信息的發布，對于我們日常生産生活、出行、防災減災等意義重大。近年來，我國的天氣預報準确率和精細程度一直在提升，但仍難以做到絕對準确。

“天氣預報永遠是有誤差的。”災害天氣國家重點實驗室主任梁旭東告訴記者，這是由諸多因素疊加導緻的。“一方面，人類對天氣現象的認識始終是有限的、不全面的，因此我們不可能全面、完整地描述大氣的變化，總會有誤差，有的時候誤差可能還很大；另一方面，受探測技術發展、預報方法和手段等方面限制，我們無法全面、完整地觀測或預測大氣的狀态。”

加之，大氣運動本身就存在混沌性，這種性質決定了大氣的運動演化過程具有一定的随機性，導緻“每場暴雨都是‘不同的’”，在一定程度上也影響了預報的準确性。

“災害天氣往往是比較劇烈的過程，也是發生頻次相對較少的過程，其中的規律認識很難，觀測和預報更難。”梁旭東說，強對流、雷暴、龍卷風等中小尺度天氣系統的預報預警尤其難，它們大多具有局地發生、範圍不大、生消很快等特點。

而這些未知的領域正是他們這些研究學者們努力的方向。

“精準地預報天氣，首先要深入認識天氣、了解天氣。”梁旭東解釋道，我們實驗室所做的不是直接預報災害天氣，而是通過發展災害天氣監測理論和預報方法，實現盡可能全面、完整地觀測，從而進一步探究災害天氣演變規律、完善災害天氣預報技術。

實驗室組建十餘年來，圍繞災害天氣的監測、發生發展機理、預報預測方法，基于中國氣象局業務觀測網以及自己建立的觀測試驗基地，在高原效應、台風、暴雨、雷電、衛星探測、雷達探測、數值預報等方面開展了大量的研究。如今，該實驗室已經成為引領我國災害天氣研究的重要力量，也為我國災害天氣監測預報能力和水平的提高、國家氣象業務的發展提供了理論和技術支撐。

2 精密監測，捕捉雲雨雷電的蹤迹

7月7日下午4時許，在廣東省廣州市從化區城郊街道光聯村山腳下，伴随着巨大的雷鳴聲，一道閃電如同利劍一般從空中直入地面。

五分鐘後，這一震撼場景再次上演。

雖說進入汛期，電閃雷鳴的場景隔三差五就能見到，但這兩次卻不是普通的雷電現象，而是災害天氣國家重點實驗室雷電團隊在中國氣象局雷電野外科學試驗基地開展的人工引雷試驗。

避雷尚且不及，為何主動引雷？記者連線了正帶隊在基地開展試驗的呂偉濤——災害天氣國家重點實驗室副主任、雷電團隊首席研究員。

7月7日，災害天氣國家重點實驗室雷電團隊在中國氣象局雷電野外科學試驗基地成功引發兩次閃電。這是閃電通道成像系統拍攝到的其中一次。 災害天氣國家重點實驗室 供圖

“這是能夠建立真實近距離雷電環境的重要手段。”呂偉濤告訴記者，自然閃電是雷暴雲内、雲間或者雲與地之間自然發生的強烈放電現象，雷擊及其強電磁輻射會給人們生産生活帶來嚴重危害，防雷減災十分重要。但要更有效地減少雷電災害，必須做到對雷電的精密監測、精準預報和科學防護，這是防雷減災工作的核心關鍵問題。而解決這些問題的前提是要認識雷電、了解雷電，“這需要大量的科學試驗來獲取數據作支撐。”

要獲取這些數據，意味着科研人員必須要“捕捉”到它的蹤迹。然而，自然閃電持續的時間很短，絕大多數不超過1秒，且發生的時間、位置都具有較大的随機性，很難開展近距離綜合觀測，閃電通道的電流等數據更是難以直接獲取。

“人工引雷的特點是引發的閃電在時間上一定程度可預知、雷擊位置可控、便于近距離觀測，還可以直接獲取閃電通道内的電流波形等數據。”呂偉濤表示，人工引雷為雷擊過程及其機理的研究、新型雷電探測技術的研發與測試、雷電防護技術的探究與測試等提供了重要支撐。

“人工引雷也講究天時地利人和。”呂偉濤告訴記者。

記者了解到，中國氣象局雷電野外科學試驗基地之所以建在廣州從化，就在于其珠江三角洲閃電活動密度高值區的位置優勢。每年五六月份，呂偉濤都會帶領團隊來到基地。

“依據氣象部門的監測與預報，結合試驗場實時監測地面電場的變化情況，來研判引雷時機。”呂偉濤介紹，當引雷試驗場上方有雷暴雲經過時，在合适的條件下，向上發射尾部拖曳金屬導線的引雷火箭，快速上升的火箭會促使放電通道起始并向上發展入雲，最終形成雲地之間強烈的放電過程。

該雷電基地自2006年首次開展引雷試驗至今，已成功觸發閃電200餘次。7月7日的兩次引雷試驗同樣十分成功，雷擊通道還被剛剛“落戶”基地的閃電通道成像系統記錄下來。

22歲的吳嘯天首次參加野外試驗。引雷成功後，他和小夥伴朱順興、梅吉、黃思瑩興奮地反複觀看高速攝像機捕捉到的人工引雷影像：“很震撼，很激動，這是我們第一次近距離完整地看到人工引雷全過程。”

“要引來雷電，更要觀測好、記錄好相應數據。”呂偉濤告訴記者，工欲善其事，必先利其器。為此，他們自主研發了低頻全閃探測陣列、閃電通道成像系統、閃電連續幹涉儀等多項雷電探測新技術、新方法、新裝備，可用于雷電監測與預警、雷電災害調查與鑒定、雷電定位數據精度和效率評估、閃電通道特征分析及相關科研領域等，并在雷電發生發展物理過程及其機制方面取得了多項創新性發現。

不止是雷電領域，針對暴雨、台風等各種災害天氣，實驗室不斷發展觀測技術和方法，在我國率先發展相控陣天氣雷達、連續波雲雷達、激光雷達等新型設備，為大型外場科學試驗的開展提供了先進技術和探測設備，為我國雷達新技術在災害天氣監測和預報中的應用提供了技術支撐。

“也進一步加深了對災害天氣觸發、演變機理的認識，提升了對災害天氣的監測預報能力。”梁旭東說。其中，自主研發的我國首部有源數字體制X波段相控陣天氣雷達空間分辨率達到30米、時間分辨率達到90秒，實現了對暴雨、台風、冰雹、龍卷風等災害天氣更快速更精準的監測。

3 數值模式，讓預警更有“數”

7月2日下午3時許，今年第3号台風“暹芭”以峰值強度登陸廣東電白，成為今年首個登陸我國的台風，此後一路北上，給我國不少地方帶來豐沛雨水。

事實上，在“暹芭”登陸之前，我國氣象部門就已經給予它充分關注。

“‘暹芭’将以每小時10公裡到15公裡的速度向北偏西方向移動……7月2日至3日在海南島東部至廣東西部一帶沿海登陸，登陸強度為熱帶風暴或強熱帶風暴級。”6月30日，“暹芭”升級為熱帶風暴，并正式獲得命名。這是當日中央氣象台對它的預報結論。

此後，氣象部門又多次發布預報預警信息直至台風過境。之所以能夠準确、及時把握登陸點以及登陸過程中的大風、降雨預報，背後有台風快速更新短臨預報系統、台風區域同化和預報系統的一份功勞。

據介紹，在國家重點基礎研究發展計劃、國家重點研發計劃等項目支撐下，災害天氣國家重點實驗室聯合國内其他單位，研發了這兩個系統。

“台風區域同化和預報系統可提供高分辨率台風路徑、強度、形勢場、大風和降水等預報産品，為預報員分析和預報提供重要參考；台風快速更新短臨預報系統實現了模式的逐小時快速更新循環同化，并首次将岸基雷達資料實時同化進入數值模式，提升了登陸台風精細化風雨預報能力。”據災害天氣國家重點實驗室熱帶氣旋研究團隊人員介紹，這兩個都是數值預報系統。

數值預報是當今氣象業務中最關鍵最核心的技術手段，被稱為氣象事業的“芯片”。

預報走向精細精準，是現代氣象業務發展的要求。不過，天氣預報是個複雜的過程，預報員能夠依靠衛星雲圖直觀了解天氣系統的“大勢”，要實現更加精準的預報，還要建立在精密觀測數據的基礎之上。

記者了解到，目前我國已建起當今世界上規模最大、覆蓋最全的綜合氣象觀測系統和先進的氣象信息系統，7萬餘個自動氣象站、236部雷達和120餘個探空站、7顆在軌運行的風雲氣象衛星組成“地-空-天”一體化自動化綜合觀測網，将各種天氣現象“網羅捕獲”，并測得風移雲動背後分鐘級乃至秒級的精密數據。

“數值天氣預報的實質是求解控制大氣運動的偏微分方程組。”梁旭東告訴記者，簡單來講，就是将從觀測儀器獲取的信息，輸入到模型中處理，通過計算得出一個盡可能貼近現實的、反映大氣各種變量的數值結果，為精細準确地預報預警提供支撐。

利用數值模式做天氣預報時，預報誤差來源于初邊值誤差和模式誤差兩個方面，減小誤差将災害天氣盡可能準确清晰地表達出來，正是研究人員不斷創新探索的方向。

研發出中國第一代快速輻射傳輸模式系統，提高衛星資料的使用水平；研發多尺度天氣氣候一體化數值預報系統，緻力于建立一個同時滿足天氣預報、氣候預測和氣候研究需要的全球高分辨率數值模式系統……讓天氣預報更加快速精準、讓防災減災工作有的放矢，災害天氣國家重點實驗室一直在探索。

來源 中國紀檢監察報

編輯 王瓊

流程編輯 劉偉利

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