用“口口相传”精确到分钟地预报强对流

榆中地处黄土高原,周边山多而碎、地形起伏大,雷雨云团的产生有很大的随机性。在高原上预报强对流天气,本来就已经很困难。

虽然有天气雷达辅助我们预报,但不同于全国许多地方的雷达“所见即所得”的使用体验,在高原山脉间的雷达是有巨大的盲区的。在特定的角度出现的雷雨云团,你压根就不能从雷达上看到。这一“特定的角度”还并不小,在360°方向中占了120°还多。要知道,由于雨水带一般从西向东移动,西面的区域是雷达盲区就意味着整个天气雷达几乎处于不可用的状态。

雷达显示区域被雨水布满时雷达的实际显示情况

更让人恼火的是,兰州雷达有一半的时间是关闭的,尤其是不知道为什么,兰州雷达有在下午强对流发生前就关闭的传统。由于西侧就靠山,东侧工地又如火如荼地在搞着新校区建设,这样的视野遮挡让你还不得不放弃目视强对流云团的想法。

在这样的环境中,预报员等于是瞎了眼睛。连想要意识到到有雷雨云团接近,在这里都成了一件极为困难的事情。因此,我校当之无愧成为了“强对流预报的禁区”。


我是十二年的气象爱好者,在2015年刚进兰州大学起,就以“晴雨兰大”的名义持续为兰大学生们借助某社交软件平台提供气象服务,至今服务已有四年多。服务初始,就以丰富的天气文化和精准的预报饱受好评。

然而长期以来,我们的服务都是单向的:由我来提供服务,大家无偿地接受服务。久而久之,大家就把晴雨兰大当做了一个新闻平台,每天抓取必要的资讯。这固然体现了大家对我气象经验的信赖,但也导致了参与度不高的问题。

临近毕业,又遇到了频繁的雷达问题导致的预报失准,我突然想做一些新鲜的尝试。我想让几乎没有预报经验的兰大同学们,一起参与到预报质量的改善中;想与不是气象爱好者,甚至少有气象基础知识的同学们合作,打造“参与型”的气象社团。

参与的方法有两种:按照我的指引做特定的“天气观察员小任务”,以及发现自己觉得异常的情况,及时在SNS上报告。



兰州大学有两个校区,其中一个“城关校区”位于我所在的“榆中校区”西北侧大约50千米的位置。在西风带控制的兰州,雷雨云团一旦生成,一般在城关校区都会有所体现。

2020年5月28日19时04分,SNS平台上有同学突然报告说“起扬沙了”,并给了我这样的一张图:

转载自晴雨兰大SNS平台

然而当天吹的是蒙古气旋南侧的西南风,没有非对流性扬沙的可能。我立刻怀疑,这是强对流的前兆。可是,虽然当天天气雷达已经开启,但上面只有一些混乱的地物反射回波,根本看不到任何有价值的信息。如果不是这位同学提示,我根本不可能注意到有雷雨云团正在接近。

当时的气象雷达

根据我对兰州雷达的使用经验,以及我观察到的云的形态,我立刻判断,城关校区同学看到的“扬沙”,其实很可能就是降雨。之所以雷达上没有反应,则是因为同学所拍摄的方向刚好正是兰州雷达的盲区。我通过高清卫星云图确认了该雷雨云团的存在,根据当天高空形势普遍吹西北偏西风,500hPa高空风速70km/h的样子,我判断不出半小时肯定有雷雨云团前兆到达榆中校区。

判断整件事情用了我4分钟时间,到我亲自看到强对流的前兆(乳状云)又过了1分钟,分析云团的移动速度又过了2分钟。19时14分,我决定发出提示,预计30分钟内可能出现强对流大风降雨天气。19时32分,降雨开始。

我们在“瞎着眼睛”的情况下,完成了一次完美而精确的预报。



2020年5月30日15时38分,城关校区同学通过无人机捕捉到了这样一张图片。

这毫无疑问是短时强降雨的前兆。我立刻提高了警惕。确定了照片的方向之后,以当天高空整层一致的西北风,风速大约80km/h,我判断该云团会原封不动地打包送往榆中校区。通过大致的估算,15时40分,我确认影响榆中校区时间就是三四十分钟后。

当时我在宿舍观察条件十分不便。为了进一步精确判定雷雨云团对我校的影响,15时49分,我发起了一个“观察员小任务”,请求目前正在教学楼高层自习的同学帮忙在特定位置拍摄特定方向的雷雨云团照片,方便我进行分析。

这件事情本身不需要任何天气知识,很快,15时56分,“观察员”在SNS上向我发来了一份几乎完美的天气照片。这张照片完美到如果参加天气照片竞赛可能都能获奖的程度。

云团的距离我校的距离、云团的厚度、云团的含水量,在这张照片里几乎一目了然。

同时,15时56分,兰州市区的同学发来了冰雹报告。综合这些所有信息,16时00分我发布了天气提示,预计16时15分起,榆中校区将开始出现强对流天气,过程内可能先后出现短时大风、短时强降水和冰雹等天气。

发出提示后,我自己也出了门,找了我自己最喜欢的有雨棚的雷雨观测点来观察整个强对流天气。

游泳馆观测点(资料图,非当日拍摄)


16时14分起,有零星雨点落下;16时18分,大风骤起;16时21分,暴雨携冰雹倾盆而下。再一次,借助同学们的帮助,我们完成了误差2分钟内的完美预报。


雨后出现了漂亮的彩虹。我率先观察到了它,分享在了SNS中,并预计了彩虹的开始时间和结束时间。我们如庆功宴一般,在校园里寻找了二三十个机位拍摄这罕见的三彩虹。

三彩虹奇观。仔细观察会发现两道彩虹外还有一道不平行的彩虹


轰轰烈烈的降水云团


在SNS中,本着“自己拍摄自己机位的彩虹,上传照片,来换大家不同机位的彩虹”的君子协定,大家纷纷在全校数十个机位发来了一百多张彩虹的图片。它们从校园的各个角度,全方位记录了这次震撼的彩虹从出现到消失整整半个小时的全过程。

转载自晴雨兰大SNS平台
转载自晴雨兰大SNS平台



晴雨兰大其实是在做这样的事情:观察员反馈给我信息,我来加工再反馈回观察员们。也就是说,我根据自己丰富的经验汇总并整理各个观察员的反馈,解读天空中正在发生的事情,结合高空环流形势,来预报未来的天气。

这一机制的动力在哪里呢?为什么观察员们会愿意付出努力来改善天气预报质量呢?


首先我要感谢最初的观察员们。观察员们最初对我的帮助大部分单纯只是因为善良、热情和乐于助人,有一些同学可能也是借此对我表达五年来无偿天气服务的感谢,觉得做观察员是一种回报,这份心情我真的十分感激。

然而,经过这十天以来与观察员们的双向反馈,晴雨兰大中产生了让我自己都惊讶的正反馈机制:通过观察员们的预报,预报变得更准;看到预报更准后,更多的观察员们又被这一机制吸引,越来越热情地前来提供信息。

在我们的系统中,正反馈的机理似乎是这样的:每一位同学都能做观察员,把他们随手的观察报告交由专业的人分析和解读。观察员们能详细地看到他们的观察如何用于改善天气预报质量,获得满足感;明确地感受到他们的观察为包括自己在内的全校人的生活提供了便利,获得价值感;还能实时地参与到一场多机位的“彩虹盛宴”中,在一场天气奇观美景中获得幸福感。借助这样的感受,他们愿意提供更多报告。我也十分珍惜这些报告的质量,并将它们投入了预报准确度的改善中。

通过双向反馈,我们在这样“强对流的预报禁区”完成了不可思议的任务:误差2分钟内预报了降水的开始和结束时间与彩虹的开始和结束时间。这样精确到分钟的预测让大家有机会进行一系列困难的决策:雷雨来临时,是回到宿舍躲避还是就近躲避;彩虹出现时,是坚守一个机位,还是多花一些时间赶到自己喜爱的机位。这些决策在平时,都只能是碰运气。

直至今日,晴雨兰大中同学们甚至已经形成了自助的预报互助机制,几乎是自动地报告大风、沙尘,分享彩虹的出现。更不可思议的是,大家似乎开始报告一些彩虹出现的关键要素,例如宿舍楼顶是否开始洒上阳光,北山和青龙岭是否慢慢变亮等。通过这些要素,大家居然已经可以自己预报彩虹的出现——如果你是气象爱好者或者预报员,你应该能体会到预报彩虹是多难的一件事情。大家已经能准确预报彩虹,这是我事先做尝试时想也想不到的了不得的成绩。

这双向反馈的过程,酿就了可能是全国首个“全民参与性”的天气预报社团模式,所获得的结果也是令我始料未及的惊喜。



仅仅一点点的合作,就带来了拥有十二年气象预报经验也无法实现的不可思议的成就。仅仅几张照片、仅仅报告一种对天气的个人感受,都能让合作产生的预报精度远超专业机构用专业气象设备探测到的结果。这件事再次让我感受到了合作的力量。

永远不要低估合作可以进行的领域,永远不要担心身边的人没有能帮到你的地方。只要别人愿意帮助你,而你能去肯定他们的帮助,不辜负他们的帮助,并反馈他们帮助的成果,合作绝对能给你带来你想不到的价值。我们校区的彩虹可以因为这样的合作做到极致,相信在拍摄日环食这样的事情上,同好们协作产生的力量就更不在话下了。

另外,永远不要小看合作可以进行的方式。合作永远可以以自己的方式,在各个领域构建。我小时候看到送礼、喝酒、聚会、玩闹产生的合作方式,原来只是许许多多合作方式中的一隅,一度让我排斥“合作”,觉得我和“合作”这个词不搭。然而,完全不擅长这些传统合作方式的,喜欢独处的内向的我,却能以自己的方式在崭新的领域构建全新的合作方式。这真的让我觉得,合作的可能性是无穷的。

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