天气预报15天

强对流天气是造成农业生产及人民生命财产损失较大的重大灾害性天气，也是气象部门预报服务的重点和难点。在为农业服务和防灾减灾决策气象服务中，常苦于缺少较好的预报方法，而很难达到理想的预报服务效果。强对流天气预报因子可能不完全相 同，但形成机制却相近或相同。有些因子用在一定的天气形势下效果较好，有些因子在所有类型强对流天气中可通用。发现新因子或建立新方法可对以往强对流天气预报方法提供补充和完善。多年来，笔者在研究基于大气稳定度参数的强对流落区方法基础上， 研究建立了基于正负能萤的强对流天气落区模型及预报应用方法。它是根据能量天气学原理，在单站能蛩廓线基础上，结合其他相关因子建立的一种强对流天气落区预报新方法。它完全采用实时业务系统数据，通过编制计算机应用软件，实现强对流天气落区预报的自动化，并把预报时效提前到3〜24h。该方法是对基于大气稳定度为核心的强对流天气预报方法的一个重要补充。

资料来自MICAPS实时业务系统中的08时、20时区域探空站高空资料。将单一探空测站的大气正不稳定负不稳定能量、能量平衡高度、干暖盖、高空西北气流、露点锋、 高温区等物理量自动叠加在水平区域图上，从而构成了基于正负能量的强对流天气落区基本概念模型。

1、正不稳定能量

正不稳定能量为潜在不稳定能量，在过程曲线的左侧。它可由负不稳定能量触发后能变成现实有用的能量。在实际应用中，将潜在不稳定能量坐标面积作为正不稳定能量相对数。

 2、负不稳定能量

负不稳定能量反映低层湿热空气能量的积累程度。它在过程曲线的右侧，是与正不稳定能量反向的，也称为启动能量。负不稳定能量过大，则不易发生对流， 过小不利于积聚不稳定能量，只有适当才最有利于发生强烈对流。它是对流发生的触发条件。

3、能量平衡髙度

能量平衡髙度是指任一单位质量空气块，在绝热上升过程中，其湿静力总温度值与 环境空气的湿静力总温度相等的最大高度。越高，越有利强对流的发生。强 对流天气发生前几小时内，能量平衡高度发展到最髙。

强对流型：能量平衡高度作Pe<=300hPa，中对流型：300hPa〈Pe<=400hPa，弱对流型：400hPa〈Pe<=490hPa。强对流天气过程中正负能量的演变特点：在夏季，强对流天气过程中，正负能量是伴随着强对流的发生、发展及消亡而变化的。其中，在强对流发生前几小时内，正负能量发展到最强。

4、髙温区

高温区是指在冰雹天气发生前，早晨天气晴好，白天气温较髙，最高气温在25℃以上，较为有利；28℃以上时非常有利，会大大提髙启动能量的增加，激发潜在不稳定能量的暴发；但也有最高气温低于25℃的，不过冰雹常常较小。在高空温度变化较小的情况下，近地面温度越高，越有利于大气层结不稳定；当高空有较强冷空气影响时，近地面较高的气温将加剧大层结不稳定，使对流加强。

5、干暖盖

干暖盖一般指850hPa 饱和能差的大小。它是强雹暴发生前的重要征兆。在其下方常有逆温层，在干暖盖和逆温层的共同作用下，其下方的近地面行星边界层可以积聚大量的湿热能量，为强对流的发生作能量储备。在实际应用中，850hPa饱和能差8℃以上时对冰雹产生十分有利。

6、干线

干线又称露点锋，是比湿（或露点）水平梯度强烈的狭窄带。主要表现在地面或850hPa面上。在干线上常有积雨云带出现。有些发展成为对流风暴。因而它是一种中尺度天气系统触发机制。干线后部多存在干空气团，前部多为较湿空气团。在实际应用中采用温度露点差等于6 ℃为特征线。

7、中空湿舌

不同强对流天气的发生，髙空湿度结构特点明显不同。当以大风、冰雹天气为主时，其温度露点差小于6℃的水平和垂直分布范围较小；尤其在垂直分布上，从地面到高空表现为湿一干一湿一干的湿层或湿芯结构（700〜500hPa）； 多数情况下，近地面存在浅薄的湿层，850 hPa存在干暖层，700〜500hPa 之间存在西北气流下的封闭或半封闭结构的湿舌或湿芯，少有水汽通道，这就是为什么对流天气持续时间短的主要原因之一。如存在雷电，但以降水为主，且时间较长，在这种形势下，在垂直方向上水汽多为连续而较深厚，低层常有水汽输送通道。而中空湿舌结构是强冰雹天气的高空重要湿度特征。

8、0℃层--20℃层高度

冰雹云是由水滴、冰晶和雪花组成的。一般为三层：最下面一层温度在0℃以上， 由水滴组成；中间温度为0〜-20℃，由过冷却水滴、冰晶和雪花组成；最上面一层温度在-20℃以下，基本上由冰晶和雪花组成。在辽宁地区0℃层在400〜 450hPa、-20℃层在600 ~650hPa对冰雹形成比较有利。但不同地区、不同季节对0℃层和-20℃层高度要求也不同。冰雹多形成在0〜-20℃大气中。强对流将雨滴抛向 0℃以下的更髙层，经历过冷却雨滴、小冰雹，再经过上下运动与其他过冷却雨滴结合增长，多次循环后形成较大冰雹，当冰雹重力大于上升气流浮力时，冰雹就落到地面上。

9、高空西北急流

在高空风剖面图上，在未来强对流产生地的上游附近高空存在急流带或急流中心的下方甩出的西北风向的突出部分。这是对流、尤其是冰雹天气发生的重要前期风场特征。这个分支急流为高空干冷空气输送起着重要作用。强对流发生前，地面多为西南风，强对流发生后多转偏北风；如为冷涡天气系统，连续几天强对流时，前一次对流发 生后不久，地面风向很快由偏北风转为西南风。高空急流除提供冷空气以外，还起到高空辐散作用，促进强对流的发展和加强。在区域暴雨预报中，主要注重中低层暖湿气流；而强对流天气预报则更侧重于冷性高空西北气流。

10、主要强对流天气系统

主要强对流天气系统有冷涡、冷锋、前倾槽、切变线等。其中，冷涡较强时，以 24h左右的时间间隔连续产生强对流天气；其他强对流天气系统常产生一次强对流天气后结束。

11、基于正负能量的强对流天气落区基本概念模型

强对流天气所造成的灾害程度有所不同。对于造成灾害比较严重的强对流天气， 一定在能量的积累上有一定的强度。通过对多个出现严重冰雹灾害的个例分析发现， 在这些强对流天气过程中，大气正负能量特征表现得非常突出，并具有超前指示意义。所以，利用能量天气学原理，提出了基于正负能量的强对流天气落区模型的概念，并结合相关因子，通过编制计算机应用软件，实现了强对流天气落区的自动诊断分析与预报。预报时效可提前3h以上。如利用当天08时实时气象资料预报中午至下午及次日下午。大气正负能量对强对流落区的反映比其他稳定度指数所指范闱更集中。

强对流天气落区预报可以提前3 ~ 24h，且预报落区与实况落区对应较好。强对流发生当日，正负不稳定能量在当日08时达到最髙值；能量平衡高度在300hPa或高于300hPa; 强对流天气发生当日850hPa干暖盖达到最大值，在 16.8-19.4℃；在850hPa干暖盖的上方存在明显湿舌。冰雹多发生在大气正不稳定能量、负不稳定能量、能量平衡高度、高温区、干暖盖、露点锋、中空湿舌、0℃线、-20℃线及高空西北气流的叠加区。其中，负能量的绝对值与正能量量值相当或小于正能量；当强对流发生后，正负能量均呈现减弱趋势。这种方法特别适用于夏季气温较高形势下致灾强对流天气落区预报。