科技日報記者 付麗麗

6月19日5時，遼寧省朝陽市上空濃云密布。“海燕”Ⅱ型無人機(jī)自朝陽機(jī)場飛往渤海灣區(qū)域，“捕獲”一場即將到來并與東北冷渦密切相關(guān)的雨。這是氣象部門首次實施大型無人機(jī)東北冷渦觀測試驗，旨在進(jìn)一步提升天氣預(yù)報精準(zhǔn)度與災(zāi)害預(yù)警能力，同時推動低空經(jīng)濟(jì)商業(yè)化場景及公共服務(wù)場景應(yīng)用。

中國氣象局沈陽大氣環(huán)境研究所副所長李得勤介紹，東北冷渦屬于中高緯度地區(qū)的大尺度大氣環(huán)流系統(tǒng)，其氣流呈逆時針旋轉(zhuǎn)，核心區(qū)域溫度顯著低于周邊環(huán)境，通常出現(xiàn)在北緯35°—60°、東經(jīng)115°—145°范圍內(nèi)。根據(jù)氣象標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)500百帕高空出現(xiàn)持續(xù)3天及以上的氣旋性渦旋時，即被判定為東北冷渦。

東北冷渦在春末夏初（5—6月）最為活躍，其形成機(jī)制是極地冷空氣隨西風(fēng)帶低壓槽南下，在高空（500hPa附近）形成冷性切斷低壓。該系統(tǒng)受蒙古高原和東北平原地形阻滯，加之西風(fēng)帶引導(dǎo)氣流較弱，易形成滯留性較強的天氣系統(tǒng)，常伴隨持續(xù)低溫、強對流和降水天氣。“在冬季，東北冷渦還與大范圍的寒潮天氣密切相關(guān)。”李得勤強調(diào)。

“東北地區(qū)約30%的短時強降水、50%的雷暴大風(fēng)、80%的龍卷風(fēng)都與東北冷渦有關(guān)。”中國氣象局東北冷渦研究重點開放實驗室觀測試驗團(tuán)隊首席袁潮說，東北冷渦誘發(fā)的中小尺度對流系統(tǒng)具有局地性、突發(fā)性、反復(fù)性、不對稱性等特點，導(dǎo)致預(yù)報員對其引發(fā)的災(zāi)害性天氣的強度、落區(qū)、時間等把握難度較大。

“這是世界性氣象難題之一?！边|寧省氣象臺首席預(yù)報員周春曉介紹，地面觀測站網(wǎng)和高空探空站點的空間密度有限，難以精準(zhǔn)捕捉到冷渦內(nèi)部精細(xì)尺度的結(jié)構(gòu)和對流觸發(fā)前的環(huán)境變化。利用無人機(jī)觀測東北冷渦，如同為預(yù)報員裝上了“超級顯微鏡和透視眼”，可更清晰立體地洞察它的“內(nèi)部秘密”，從而提升預(yù)報員把握天氣脈絡(luò)、精準(zhǔn)預(yù)警災(zāi)害的能力。

據(jù)介紹，中國氣象局氣象探測中心聯(lián)合遼寧省氣象局此次利用“海燕”氣象專用無人機(jī)搭載機(jī)載下投探空系統(tǒng)、激光測風(fēng)雷達(dá)和云雷達(dá)等，針對海洋、復(fù)雜地形和對流敏感區(qū)開展機(jī)動探測，航程約400公里，共投放4枚探空儀，累計獲取約5000條有效觀測數(shù)據(jù)，于6時55分返回。

通過無人機(jī)下投探空獲取的冷渦內(nèi)部及關(guān)鍵區(qū)域的高分辨率溫濕壓風(fēng)垂直廓線，能更準(zhǔn)確地診斷水汽輸送通道、低空急流精細(xì)結(jié)構(gòu)、對流不穩(wěn)定能量分布等信息。經(jīng)應(yīng)用評估，本次下投的探空數(shù)據(jù)，基于東北區(qū)域數(shù)值預(yù)報模式快速同化后結(jié)果表明，一定程度改善了模式降水預(yù)報性能。

“這將直接幫助我們精確定位暴雨中心、預(yù)測強降水強度，并識別強對流天氣的觸發(fā)條件和落區(qū)，從而提高氣象災(zāi)害的預(yù)警時效性和準(zhǔn)確率?！痹闭f。

遼寧省氣象臺利用本次獲取的高分辨率垂直廓線、云結(jié)構(gòu)及風(fēng)場數(shù)據(jù)，結(jié)合風(fēng)云四號B星、移動激光雷達(dá)等數(shù)據(jù)，迅速進(jìn)行天氣診斷和分析。周春曉表示，無人機(jī)觀測東北冷渦，對開展預(yù)報工作具有基礎(chǔ)性、突破性推動作用。預(yù)報員可提前識別有利于強對流天氣發(fā)展的環(huán)境條件，如不穩(wěn)定能量的積累、垂直風(fēng)切變的增強等，便可提前發(fā)布強對流天氣預(yù)警信息，為公眾和相關(guān)部門爭取更多應(yīng)對時間，減少災(zāi)害損失。