天气日渐热起来，强对流天气出现得越来越多，它起得突然，来得迅猛，经常让我们猝不及防甚至带来灾害性的影响。那么，气象部门是如何预报这类天气的呢？本期“观象台”栏目让我们聚焦预报强对流天气的“急诊室”。
“雷达监测到龙卷先兆！”预报大厅内，当雷达监测到龙卷迹象瞬间，值班预报员们的神经立刻紧绷起来。他们紧盯着屏幕上的雷达回波——从发现异常到发布预警，留给气象部门的时间不过十几分钟。中央气象台强对流天气首席预报员盛杰将应对强对流天气的工作，比作气象部门的“急诊”。
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分秒必争的“短临急诊室”
短时临近预报专攻未来0至12小时内的天气预报，其中0至3小时为临近预报，3至12小时为短时预报。这个天气预报体系中的“急诊室”，面对的是突发性强、发展迅猛的“重症天气”：雷雨大风、冰雹、龙卷、短时强降水等强对流天气。短时临近预报必须在短时间内捕捉天气“异动”，为公众抢出避险时间。
不同于短期预报、中长期预报，“短临急诊室”需要“实时诊断”——
病情急：强对流天气生命史仅有1至2小时，局地性强，比如龙卷从生成到消亡不足半小时；
诊断难：受复杂地形、下垫面等因素干扰，同一股冷空气在平原可能引发大风，进入山区却可能触发局地暴雨；
高紧迫：短时临近预报的紧迫性非常强。预警每提前1分钟，挽救生命的几率就大几分。当前我国强对流预警平均提前量为42分钟，未来10年的目标是实现“提前1小时预警”。
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从“肉眼观察”到“数字手术刀”
传统预报依赖常规观测资料和预报员经验，如同医生凭专业技能辅之听诊器判断病情。如今，从监测、预报到预警，迅猛发展的科技进步让短时临近预报迈入“精准手术”时代。
作为短时临近预报的“CT”和“核磁共振”，天气雷达和风云气象卫星配合紧密，200余部雷达组成监测网，6分钟更新一次数据，天气雷达可穿透云层，实时扫描风暴三维结构，新的算法还能自动识别龙卷；风云气象卫星则是从太空捕捉大气变化，不仅弥补海洋、高原等地区监测盲区，还能提供大范围水汽、温度数据，判断天气系统演变趋势。
中尺度快速更新数值模式堪称应对强对流天气的一把短时预报“数字手术刀”。中尺度快速更新数值预报模式通过滚动循环同化技术，将观测数据“消化吸收”，通过逐小时同化雷达、卫星、自动站等实时数据，修正模式初始场，提升模式对中小尺度系统的捕捉能力，实现对灾害天气的滚动预报。
另一把“数字手术刀”则是我国自主研发的“风雷”人工智能大模型。基于雷达回波的深度学习模型，它能识别强对流天气系统的生消演变规律，通过大数据驱动实现分钟级更新，实现0至3小时临近预报，服务强对流临灾预警。传统外推法只能预测回波移动，但是对于对流系统内部的变化无法预测。而“风雷”能判断飑线下山后是否增强，将预警时效从1小时延长至3小时。例如，2024年5月30日，北京由飑线引起的极端大风天气，“风雷”提前1小时预警，为城市应急争取了宝贵时间。
自2022年中国气象局短临预报业务系统SWAN3.0平台上线后，全国数据汇总时间从1小时缩短至6分钟，可直接服务对接国、省、市、县四级气象台站短临业务。2025年，将实现自动生成预警信息、靶向推送至基层台站等功能，为基层气象部门发布预报预警信息提供了最直接的产品支撑。
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当“急诊室”接到“疑难杂症”
尽管技术进步显著，短时预报仍面临难题。比如，雷达仰角限制导致出现低层盲区；强对流天气的机理研究不足；突发性强、致灾重的龙卷风直径大多仅有百余米，而我国当前中尺度模式分辨率为1公里，仍无法“网罗”如此小尺度的龙卷，加之我国龙卷不常见、研究样本稀缺等问题，这种情况下的短临预报如同医生面对罕见病的诊疗。为此，气象部门在山区、城市布设相控阵天气雷达，提升局地监测能力；探索将物理方程嵌入人工智能模型等。目前“风雷”已尝试加入运动学守恒定律，以期提升预测合理性。
破解技术瓶颈的最终目标，正是让预报成果转化为守护生命的力量。在航空领域，2小时提前量是航班调度的安全底线；对农业而言，乡镇级精准预警关乎万亩良田的丰收保障；城市管理则需要1公里分辨率的降水预报，为地下管网争取排涝时间——不同场景的定制化需求，使预警服务向精准化、差异化方向发展。
当我们在手机上收到一条暴雨预警时，背后是无数雷达的扫描、模型的运算和预报员的坚守。未来，随着量子计算等技术的突破，天气预报的“急诊室”或将实现“百米级、分钟级”的预报目标。而在此之前，每一分钟的提前，都是为生命争取多一分的希望。
据中国气象科普网