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科学家开发新技术应对下击暴流等破坏性强风 来源:中国气象报社 日期:2025年08月07日19:33

下击暴流,作为雷暴天气中极具破坏性的强风现象,长期以来对气象预报形成重大挑战。这种突发性极强的局地强风常见于美国东南部和南部平原的夏季,尤其在结构松散、生命史短暂的雷暴中更难预测。其风速可超过58米/秒,强度相当于EF1级龙卷风,但不同于龙卷风的旋转特性,下击暴流呈现典型的直线型风场,在触地后呈辐射状向外扩散,往往造成类似龙卷风的破坏轨迹。2007年7月18日肯塔基州杰佛逊市的经典案例显示,这种天气现象能在数分钟内摧毁成片树林和电力设施。

近日,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)下属的美国国家强风暴实验室(NSSL)近期取得重要研究进展,通过分析多普勒雷达的特定信号特征,可以提前20至30分钟识别可能产生下击暴流的雷暴单体。这项技术的核心在于捕捉雷暴云中降水粒子的特殊运动模式——当云中冰晶和雨滴出现异常的下沉加速运动时,往往预示着下沉气流正在增强。NSSL研究员查尔斯·卡斯特博士解释道:“这就像给气象预报员安装了一个‘生物雷达’,能在风暴‘深呼吸准备发力时捕捉到它的征兆。

该研究团队特别强调了环境参数在提升下击暴流预警能力中的关键作用,通过将雷达特征与大气探空数据进行融合分析,可使预警准确率显著提升40%以上。具体而言,温度垂直分布的廓线特征直接决定了气流下沉的动力潜力,中层干燥空气的侵入会通过促进蒸发冷却效应而显著加速下沉气流的发展,而低层高湿度环境则会进一步加剧近地面的冲击风速。该研究团队基于这些关键参数建立了量化关系模型。在2023年俄克拉荷马州的实地测试中,该技术展现出优异的预警性能,成功预测了82%的强风事件,同时将误报率有效控制在15%以下。

虽然这项技术尚未完全成熟,但已开始改变预警业务模式。在传统依赖预报员专业知识的预警流程中,该技术提供了客观的量化参考指标,特别适合处理同时发展多个雷暴单体的复杂场景。NSSL计划在未来两年内将该系统集成到全美早期预警网络,但同时也面临一些挑战,比如山区地形对雷达信号的干扰、海洋性气候区的适用性验证等问题仍需解决。随着人工智能算法的引入,预计到2026年将实现提前45分钟、准确度达90%的强风预警能力。

这项突破不仅对航空安全、电力设施防护具有重要意义,更标志着强对流天气预报正在从“现象观测迈向“物理过程精准解析的新阶段。

(来源:WRDB新闻网 编译:张乐吟 刘淑乔 责任编辑:蒋芷晴)