预警总 “慢半拍”？龙卷风预报是全球公认气象难题

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？”

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。目前对龙卷风监测预警仍是国际上公认的难题。

大家每天看的天气预报

是怎么算出来的？

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。

1

数值模式（NWP）

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。

2

AI 气象大模型

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。

目前我国已逐步构建起基于国产人工智能大模型家族，“风雷”（人工智能临近预报系统）、“风清”（人工智能全球中短期预报系统）、“风顺”（人工智能全球次季节—季节预测系统）、“风宇”（空间天气链式人工智能预报模型）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。

其中，“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。

总的来说，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，为公众活动提供了可靠保障。

为什么会觉得天气预报不准？

极端天气预警预报难在哪？

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。我们可以从观测、模式与机理三个层面来分析：

1

观测的“盲区”与“局限性”

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（探空气球，一天2次，站点较为稀疏）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”。

2

预报模式的“分辨率”与“物理过程”瓶颈

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。

3

极端天气机理复杂，难以模拟

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。

一

龙卷风产生条件

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。

二

龙卷风等级分类

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。

三

龙卷风发生规律和前兆

目前对于龙卷风的监测预警仍有很大不确定性，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。

1.季节：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。

2.时间：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。

3.地域：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。

四

遭遇龙卷风，如何避险？

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。

来源：孝感广电综合湖北应急管理