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龙卷风为何难以预报预警 预报挑战重重

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2026-07-08 08:32:49  百家号

7月6日晚,湖北东部多地遭遇强对流天气袭击。19时至23时,黄石、黄冈、鄂州、咸宁等地出现雷暴大风,53个乡镇风力达8至13级,其中2个乡镇达到13级,部分乡镇出现龙卷风。事故发生后,不少网友询问为什么不提前预警。

龙卷风为何难以预报预警

龙卷风监测预警仍有很大不确定性,是国际上的公认难题。与其他灾害性天气相比,龙卷风是一种少见的局地性、小尺度、突发性强的强对流天气,其空间尺度很小,且生命史很短,较难被观测捕捉和记录,不确定性极大,对龙卷风的预报预警更加困难。

龙卷风为何难以预报预警 预报挑战重重

现在的天气预报不再是“看云识天气”,而是一场“数值预报模式+AI气象大模型+预报员综合研判”的协同作战。在短期和中初期时效内(1-14天),预报员经常综合对比各个数值模式的预报,给出最终的天气预报结论。对于短临预报(0–3小时),则更多依赖雷达、卫星、高密度自动站、风廓线等分钟级乃至秒级更新的多源观测资料,尤其在夏季强对流天气的预报中作用更为关键。

龙卷风为何难以预报预警 预报挑战重重

数值模式(NWP)是目前短中期预报的绝对主力。它的计算逻辑是把地球大气切成密集的三维网格点,然后求解描述大气运动的物理方程组(流体力学+热力学),计算每个网格点上的温度、气压、风速在未来几分钟、几小时如何变化,一步步算出未来10天的天气。现在有10km左右的全球数值模式,也有精细到1km的区域数值模式,北京市气象局最新研发了“分钟级,百米级”的高分辨快速更新的数值模式系统。

龙卷风为何难以预报预警 预报挑战重重

AI模型不求解复杂的物理方程,而是“吃”进去海量的历史气象数据(比如过去40年的全球数据),学习“昨天这样的天气,明天通常会变成什么样”的统计规律。一旦训练完成,它预测速度极快(几分钟出10天预报),且在某些指标上已媲美传统模式。但是AI模型缺乏物理解释,且预报中存在“平滑效应”,可能会有极值削弱现象。

我国已逐步构建起基于国产人工智能大模型家族,“风雷”、“风清”、“风顺”、“风宇”等系列气象预报模型相继问世,部分核心指标达到国际先进水平。“风清”模型原创设计了神经状态转移架构网络,其性能已跻身国际第一梯队;“风雷”作为国内首个具有大气物理方程约束的短临预报业务模型,实现3小时预警提前量,雷达强回波预报技巧提升25%,在多次强对流天气过程中发挥了关键作用。

依托“数值预报模式+AI气象大模型+预报员综合研判”的协同机制,当前24小时城镇天气预报准确率可达85%左右,气温误差控制在1-2℃以内,为公众出行提供了可靠保障。

有人可能会疑惑,既然24小时城镇天气预报准确率可达85%,那为什么一遇到极端暴雨、超强台风、突发龙卷风等灾害性的极端天气时,总感觉预警似乎是“慢半拍”,甚至“报不准”呢?事实上,这并非人力可为或不可为的问题,而是极端天气的发生机理、路径等比常规天气要复杂太多,模拟和观测更是困难重重。

许多极端天气(如龙卷风、突发性强对流)具有空间尺度小(仅数公里)、生命史短(从生成到消散不足一小时)的特点。现有的全球观测网络在时空分辨率上存在局限,特别是高空观测难以实现全天候、无死角覆盖。尤其在高原、山区,观测站点稀疏,致使系统初生阶段的捕捉与监测存在“盲区”。

尽管数值预报模式不断进步,但全球模式的网格距通常仍在十公里量级,无法精确解析局地地形(如山谷、城市建筑群)的细微影响。区域高分辨率模式(1-3公里)可部分改善这一问题,但对云微物理、对流触发等关键过程的描述仍不够精确。

极端降水、冰雹、雷暴大风等强对流天气,其发生发展涉及多尺度环流配合及复杂的地形-下垫面相互作用,机理极为复杂,模式对其的准确模拟和预报仍是世界性难题。

强对流天气是龙卷风产生的基本条件。在低空急流较强的情况下,龙卷风发生的概率会大大增加。当垂直方向空气处于上冷下暖不稳定结构时,高低空风向风速差异使气流不断扭转。强盛的上升气流持续拉伸压缩涡旋,云底垂下漏斗状云体,云体接触地面,龙卷风就此形成。

龙卷风是一种局地性、小尺度、突发性的强对流天气,其时空尺度很小,直径平均在200米至300米,发生至消散的时间在几分钟到几十分钟。但相比普通大风,龙卷风中心气压很低,更容易造成严重的灾害。

龙卷风主要分为四个等级:一级龙卷风强度弱,对应EF0级及以下;二级龙卷风强度中,对应EF1级;三级龙卷风强度强,对应EF2和EF3级;四级龙卷风强度超强,对应EF4和EF5级。

对于龙卷风的监测预警仍有很大不确定性,其空间尺度很小,较难被观测捕捉和记录,龙卷风预报是国际公认难题。不过统计数据显示,龙卷风发生具有显著的季节和时段特征。在我国,春夏为龙卷风多发季,发生龙卷风数量占全年的90%以上,其中7月占比最高,将近三成,这与春夏季节冷暖空气交汇频繁、大气对流活动强烈密切相关。龙卷风在一天中的任何时间都可能发生,但以午后发生最多,下午三点至四点为高发时段。平原是龙卷风相对高发的地区。在我国,长江中下游平原、珠三角、东北平原、华北平原等地都是龙卷风发生较多的地区。

龙卷风生成和消亡迅速,常与雷暴、冰雹和暴雨等强对流天气系统相伴出现,甚至可以出现在台风系统中,公众可多留意积雨云、电闪雷鸣等前兆。龙卷风突发性强、破坏力大,掌握正确的避险方法至关重要。

遭遇龙卷风时,需要大家遵循“就近、就低”避险原则。在室内务必远离门、窗和房屋的外围墙壁,躲到没有窗户的小房间内抱头蹲下,地下室或半地下室是躲避龙卷风相对安全的地方。在户外要观察龙卷风动态,避开其行进路径,立即朝着与龙卷风移动路径垂直的方向快速撤离。来不及逃离的,应就近寻找低洼处躲避,同时用双手护住头部和脖子。切记不要在汽车中躲避。注意避开龙卷风行进路径快速驶离,或立即离开汽车,然后到低洼地点躲避。

(责任编辑:zx0176)
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