龙卷的生命周期很短,空间规模很小,这意味着在做常规预报时不可能做龙卷预报。同时,如果周围没有气象观测站和天气雷达,即使不在现场观测龙卷的存在也不现实。雷达的探测范围一般为300公里。除非很近,否则很难识别雷达回波上的龙卷,更不可能看到卫星云图。预警非常困难。下面给大家带来详细的介绍,一起来看看吧!
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龙卷风的检测和预测有三个难点
1、直径小:龙卷风的直径一般小于100米,强龙卷风可达数百米至1公里。与台风、副高等天气系统中的“大人物”相比,龙卷风绝对属于“小人物”。目前,我们的气象站不够密集,龙卷风经常避免气象监测的“眼睛”。
2、持续时间短:龙卷风强对流天气往往产生非常突然的天气,对某一地区的影响时间相对较短。“生命史”只有十分钟到一个小时。因此,很难提前24小时或48小时预测局部地区的强对流天气。
3、复杂的环境形成:龙卷风等强对流天气的生成和发展需要衡量综合大气条件,这往往是不可预测和不准确的。此外,不同地区之间不同的地形因素进一步增加了准确监测和预测的难度。
观测仪器
多普勒天气雷达探测
龙卷风消散时间短,作用面积小,现有探测仪器没有足够的灵敏度准确观察龙卷风。
相对而言,多普勒雷达是一种更有效和常用的观测仪器。多普勒雷达瞄准龙卷风发出的微波束,微波信号在反射龙卷风中的碎片和雨点后被雷达重新接收。
如果龙卷风远离雷达,反射回的微波信号频率将向低频方向移动;相反,如果龙卷风越来越接近雷达,反射回的信号将向高频方向移动。这种现象被称为多普勒频移。雷达操作人员收到信号后,可以通过分析频移数据来计算龙卷风的速度和移动方向。
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雷达探测双极化天气
双极化技术的出现有效地补充了多普勒天气雷达探测中的气旋和龙卷,全面提高了龙卷微物理特征分析和预警预测水平。
1、由于多普勒天气雷达需要良好的空间分辨率来检测较小尺度的龙卷涡旋,因此双极化检测不需要太高的精度。
二、双极化特征信号不同于多普勒特征信号,因为它是“各向同性”,不依赖于观测角度的变化。
三、当龙卷在夜间发生或被大量降水包裹,难以通过多普勒雷达观察发现时,双极化信息可以更有效地识别。
快速扫描雷达探测
Wurman 设计开发了第一部 X 波段移动快速扫描雷达 Rapid DOW,雷达每7秒可以完成一次 360°可在14秒内检测到体扫
12波束范围数据,距离分辨率11米,更容易研究龙卷三维结构。
从目前的龙卷探测技术来看,快速扫描雷达在时空尺度上具有独特的龙卷观测优势。美国计划的下一代天气雷达网络也被定位为多功能相控阵雷达。可以看出,该技术将成为未来研究这种天气的主要手段。
能否用现代科学技术有效地监测和预警龙卷风?