以現代的科學技術,能有效對龍捲風作出監測預警嗎?
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龍捲的生命期非常短,空間尺度很小,這意味着在做常規預報的時候不可能做出龍捲預報,同時如果周圍沒有氣象觀測站和天氣雷達的話,不在現場連觀測龍捲的存在都不太現實,雷達的探測範圍一般能有三百公里,除非很近,否則龍捲在雷達回波上都很難辨識,衛星雲圖更不可能看到了,所以預警難度很大。下面小編就爲大家帶來詳細的介紹,一起來看看吧!
龍捲風的檢測和預報存在3類難點
一、直徑小:龍捲風的直徑一般在100米以下,強龍捲可達幾百米到1千米左右。相比於颱風、副高這些天氣系統中的“大塊頭”,龍捲風絕對屬於“小個子”。而當前我們的氣象臺站不夠密集,以至於龍捲風經常躲過氣象監測的“法眼”。
二、持續時間短:龍捲風強對流天氣往往生成很突然,對某一地區的影響時間也相對較短,“生命史”只有十幾分鍾到個把小時。因此,要提前24小時或是48小時預報局部地區的強對流天氣也就非常困難了。
三、形成環境複雜:龍捲風等強對流天氣的生成和發展需要衡量綜合大氣條件,而這些條件往往是難以預料、不確切的,再加上不同地區之間各不相同的地形因素,也進一步增加了準確監測、預報的難度。
觀測儀器
多普勒天氣雷達探測
龍捲風發生至消散的時間短,作用面積很小,以至於現有的探測儀器沒有足夠的靈敏度來對龍捲風進行準確的觀測。
相對來說,多普勒雷達是比較有效和常用的一種觀測儀器。多普勒雷達對準龍捲風發出的微波束,微波信號被龍捲風中的碎屑和雨點反射後重被雷達接收。
如果龍捲風遠離雷達而去,反射回的微波信號頻率將向低頻方向移動;反之,如果龍捲風越來越接近雷達,則反射回的信號將向高頻方向移動。這種現象被稱爲多普勒頻移。接收到信號後,雷達操作人員就可以通過分析頻移數據,計算出龍捲風的速度和移動方向。
雙極化天氣雷達探測
雙極化技術的出現對多普勒天氣雷達探測中氣旋和龍捲進行了有力的補充,全面提升了對龍捲微物理特徵分析與預警預報水平。
一、由於多普勒天氣雷達對較小尺度的龍捲渦旋探測需要具有良好的空間分辨率,然而對雙極化探測而言並不需要太高的精度。
二、雙極化特徵信號不同於多普勒特徵信號,由於其是“各向同性”的,所以並不依賴於觀測角度的變化。
三、當龍捲在夜間發生或被大量降水包裹着難以通過多普勒雷達觀測發現時,雙極化信息更能有效地將其識別。
快速掃描雷達探測
Wurman 設計開發了第一部 X 波段移動式快速掃描雷達 Rapid DOW,該雷達每7秒可以完成一次 360°的體掃,在14秒的時間裏可以探測到 12個波束範圍的數據,並且其距離分辨率達到11米,更易於對龍捲三維結構進行研究。
從當前對龍捲的探測技術來看,快速掃描雷達在時空尺度上對龍捲觀測獨特優勢。而美國計劃的下一代天氣雷達網絡也定位爲多功能相控陣雷達。所以可見該技術未來必將成爲研究該類天氣的主要手段。
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