编者按：当前，我国已全面进入主汛期。强对流天气频发——短时强降水、雷暴大风、龙卷、冰雹轮番登场，极端性显著增强，往往几分钟内即可造成重大损失。

为“跑赢”强对流天气，中国气象局在新一代短临预警业务体系建设部署中，明确以“早发现、早决断、早准备、早防范”为目标，统筹推进强对流科技创新体系建设。本文将从机理研究、监测探测、预报技术、预警与决策支撑四个方面介绍相关最新进展与核心成果，剖析气象领域如何硬核锻造强对流天气防灾减灾科技支撑能力。

机理研究篇

从“看见”到“洞见”

当下，我国极端天气频发，南方多省小时雨量破纪录，东北冷涡大风、龙卷风险持续攀升。面对这些挑战，一个根本性问题摆在气象工作者面前：我们究竟对强对流天气的发生发展规律，了解多少？

机理研究，是回答这一问题的“先手棋”。提升极端天气防范应对能力，核心在于关键科学技术取得突破。近年来，中国气象局重点创新团队和实验室在强对流机理研究上取得系列突破，正着力破解这一困境，让预报从“看见现象”走向“洞见本质”。

从“整体感知”到“精准定位”

长期以来，极端雷暴大风的形成机制是困扰预报业务的重点难题。不同尺度的天气系统如何相互作用、最终导致致灾性强风，始终缺乏清晰的认知框架。中国气象局强对流天气重点创新团队在机理研究中取得关键突破：他们发现，致灾强风并非单一机制造成，而是由中涡旋与不同尺度下击暴流在阵风锋上叠加形成。这一多尺度共同作用机制，首次为预报员提供了一个可参照的物理图像。

在强对流天气中，龙卷风是最具致灾性也最难预报的类型，东北冷涡背景下的龙卷风更是困扰多年的“硬骨头”，传统的龙卷风预报参数在冷涡背景下频频失灵。今年，中国气象局东北冷涡致灾强对流大风预报预警青年团队进一步突破，发现问题的根源在于传统的分析框架出了问题。他们创新提出以冷涡系统自身建立坐标系，将过去的模糊感知变成了精准定位：强龙卷高度集中于冷涡东南象限，母体风暴以多单体风暴群为主，比例高于美国。团队据此研发出适用于冷涡干环境的预报参数，解决了进口预报参数“水土不服”、不适配国内天气环境的行业痛点。

从“看强弱”到“看结构”

雷达回波的强弱只能反映降水强度，无法揭示风暴内部的演变机理。一场看似普通的雷雨为何突然演变为极端暴雨？龙卷风的涡旋结构如何在短时间内完成从生成到加强的过程？强对流天气重点创新团队利用双偏振雷达观测，揭示了极端强降水中γ中尺度涡旋的关键作用、水凝物微物理特征与风暴演变的关联，以及龙卷涡旋结构从倾斜转为垂直的拉伸机制。

与此同时，中国气象局雷达气象重点开放实验室李浩然副研究员团队，在国际上首次定义“ZDR反弧”这一空间耦合结构——它由多方向环状上升气流驱动的大雨滴区构成，是风暴由对流降雨演变为极端暴雨的明确指示信号。这一发现将预报员的关注点，从“回波有多强”提升到“内部结构怎么变”的微观层面，让极端暴雨预报关口进一步前移。

从“看局部”到“看全局”

龙卷风生成的判据，困扰着全球气象学界。强对流天气重点创新团队在持续追踪中发现，近地层小尺度涡旋逐渐接近上部中气旋，是超级单体龙卷涡旋加强发展的关键机制；下击暴流前沿也可触发龙卷生成。这些局地机制的认识不断深化，但龙卷活动的整体规律仍是一个未解之谜。

5月23日，中国气象局龙卷风重点开放实验室值班预报员黄舒婷紧盯强对流天气过程。蔡康龙 摄影

中国气象局龙卷风重点开放实验室一项研究给出了新的解题思路：中国台风热力有利区与动力有利区空间错位，而美国两者高度重叠，由此提出的“热力-动力象限匹配”概念模型，为理解中美龙卷风活动差异、判断台风龙卷潜势提供全新理论框架。

机理研究的价值，最终体现在预报预警能力的提升上。目前，这些新成果已经跑出实验室，在业务一线发挥作用。基于冷涡龙卷风新认知研发的客观预报产品，在5月底强对流大风过程中，成功提前预警十级以上大风；基于“ZDR反弧”等新机理研发的RAPASS强风暴分析系统，在湖南澧县、重庆永川两次极端暴雨中分别提前2小时和1小时发出精准预警。

监测篇

让细微信号清晰可辨

强对流天气预警预报，是一场分秒必争的“气象竞速赛”，而精密高效的监测体系，则是这场竞速赛的起跑线。

“看得见”是“报得准”的前提。强对流天气空间尺度小、生命史短、突发性强，往往在数十分钟内即完成从生成到致灾的全过程。如果监测网不能及时捕捉其发生发展的信号，后续的预报预警便无从谈起。正是基于这一认识，中国气象局将“早发现”摆在短临预警业务体系建设的首位，统筹推进多源探测资料的融合应用与监测能力的系统性提升。

突破“盲区”：近地面探测有了新手段

传统天气雷达在探测低层大气时存在天然局限：受地物杂波和地形遮挡影响，雷达需要以一定仰角扫描，难以精准监测距离地面数百米以内、强对流发生发展最活跃的区域。这片近地面“盲区”，恰恰是强对流初生和致灾的关键高度层。

中国气象局雷达气象重点开放实验室的边宇轩研究员另辟蹊径，将研究方向转向光学探测。他领导的团队成功研发了基于电荷耦合器件成像技术的侧向激光雷达系统。这套名为CLADS的新型大气探测系统，采用大空间偏置的激光发射源与广角CCD相机进行空间交叉成像，突破传统激光雷达几何收发同轴的限制，在紧贴地表区域实现厘米级的空间分辨率。

CLADS系统在夜间捕捉辐射雾形成过程中的气溶胶光学演变。图片来源：中国气象局雷达气象重点开放实验室

2025年深秋，团队赴河北固城站参与大型辐射雾外场观测试验。在北方冬夜，温度逼近冰点、湿度接近100%时，CLADS系统连续记录下气溶胶从干态吸湿增长到雾滴形成的完整光学演变过程。这些高精度数据，不仅为强对流天气的边界层研究提供了前所未有的微观约束，更为近地面气象要素的精细化监测开辟新路径。

统一“语言”：多源雷达数据实现标准化融合

“当前，我国已建成世界上覆盖最广、规模最大的气象观测网。但在此前，一个现实问题摆在面前：国内多波段双偏振雷达体制多样，且不同体制雷达的数据质量和格式存在显著差异，难以高效组网形成合力。”中国气象局雷达气象重点开放实验室副研究员吴翀表示，为破解数据壁垒难题，吴翀及其团队研发出多波段、多体制双偏振天气雷达数据质量分析与控制技术。

该技术针对不同类型雷达定制专属质控、组网融合及水凝物相态反演算法，通过高稳定性代码编译，实现各类雷达观测数据的标准化、统一化处理，让分散独立的雷达观测数据实现互通共享。

捕捉小尺度涡旋：分钟级分析技术精准锁定致命大风

极端大风往往与雷达图像上直径仅几公里的γ中尺度涡旋有关。这类涡旋尺度小、生命史短、隐蔽性强，常规雷达扫描模式下极易被忽略，是强对流监测中的突出难点。

中国气象局东北冷涡致灾强对流大风预报预警青年团队基于分钟级的相控阵雷达资料，研发出涡旋热动力和微物理特征的分钟尺度客观分析技术。他们的方法不再仅仅依赖传统的速度进行判断，而是将目光投向一个新指标：旋转速度加强与持续ZDR柱的耦合。当一个涡旋的旋转速度持续增强，且在其核心区域伴随有稳定上升气流驱动的液态水柱，这便意味着涡旋获得了充足的能量支持，极有可能发展为十级以上的致灾大风。

更密的探测网、更准的识别算法、更快的传输时效，正让强对流天气的每一个发生发展信号及时被捕捉，为预报预警争取更长的提前量。

预报技术与方法篇

承上启下的“关键一跃”

强对流天气预报预警链条中，如果说机理研究回答“为什么”，监测解决“看到了吗”，那么预报环节要完成的就是从“看到”到“报出”的关键一跃。

这一跃，难度极大。中小尺度强对流天气的演变非线性强、不确定性高，传统基于统计和外推的方法在应对极端事件时难度较大。物理规律与人工智能的深度融合，正在催生一种全新的预报范式——从“经验外推”走向“物理认知与数据驱动相结合”，从“单一方法”走向“多技术路径并行”。

锻造引擎：从“看回波”到“算降水”

今年3月29日，我国南方出现首场大范围强对流天气。现有数值模式对暖区飑线这类天气系统的参考有限，传统方法存在短板。此时，人工智能临近预报系统“风雷”（以下简称风雷）展现出独特优势：它预报回波将向东南方向移动、直指华南，并在后续实况中验证了预报。这一仗让预报员们真切感受到，人工智能不再是单纯的“锦上添花”。它能在关键时刻提供重要参考，与数值模式形成有效互补。

据国家气象中心“风雷”敏捷攻关团队青年骨干张小雯介绍，此前“风雷”已经完成了从V1.0到V1.1的升级。传统雷达回波外推，本质上是将回波图当作连续图像进行像素位移推演，其局限在于只能“看到”回波移动，无法“理解”降水发生的物理过程。而“风雷”V1.1版本将神经微分算子与守恒定律相结合，模拟水汽输送、凝结、降落的全过程，实现了向“算降水”的跨越。目前，“风雷”产品已接入SWAN 3.0系统，具备逐10分钟更新、1公里分辨率的高精度滚动预报能力，并入选中国气象数据产品全球开放目录，服务交通、能源、农业等多行业。

分类诊断：给每种强对流“号准脉”

龙卷风、雷暴大风、短时强降水、冰雹，每种强对流天气的预报要点各不相同，必须分类施策。中国气象局强对流天气重点创新团队针对极端大风风速的定量估测，研发了水凝物分类技术，基于动量方程估算25米每秒以上的极端大风风速，准确率达75%。此外，团队还提出一种新型雷暴大风智能识别算法（TGNet），关键成功指数达0.77，较其他算法提升超过20%。

在龙卷数据基础建设方面，中国气象局龙卷风重点开放实验室完成《中国龙卷风历史个例库》的迭代完善与业务准入。该数据库系统梳理了2016年至2025年龙卷风个例，形成国内准确度最高的标准化数据集。自上线以来累计下载超1400次，成为龙卷风预报算法研发的核心支撑，已接入广东气象SWIFT业务系统。

填补空白：追赶龙卷风的“百米级”脚步

龙卷风预报是世界级难题。由于空间尺度极小、生命史极短，传统数值模式难以分辨其发生发展的精细过程。强对流天气重点创新团队发展了龙卷可分辨尺度短临集合数值预报系统RMAPS-NOW2.0，对龙卷高危区进行精细化追踪。检验数据显示，2024年至2025年多轮龙卷过程中，该系统对龙卷发生地点的预报误差已控制在100公里以内，相关产品已在SWAN 3.0实时应用。

预报技术的价值，最终体现在是否被业务一线用得上、用得好。在SWAN 3.0平台上，16项关键算法和产品实现集成应用，覆盖雷暴大风、短时强降水、冰雹、龙卷风等分类强对流天气的短临预报。在云南，“风雷”模型完成S波段和X波段雷达的本地化适配应用，已直接支撑属地预警信号发布。从人工智能模型到分类诊断技术，从百米级龙卷风预报到基层业务落地，预报环节正在完成的“关键一跃”，让强对流预警比以往更快一步、更准一分。

预警与决策支撑篇

防灾减灾的“行动开关”

在天气预报预警全链条业务中，预警是气象监测预报环节的最终落脚点，也是防灾避险应急处置的关键出发点。机理研究能破解强对流天气发生发展的内在规律，监测网络负责捕捉其“身影”，预报模型则会算出它的“踪迹”。但上述工作，最终都需要转化为简洁直观、指向明确、可直接触发响应行动的预警信号，才能真正将气象数据和预报能力，转化为守护人民群众生命财产安全的硬核力量。

中国气象局将“早防范”作为短临预警业务体系建设的重要环节，明确要求实现预警与应急响应的紧密咬合。从自动预警系统的能力跃升，到预警信息直达基层的机制完善，再到预警效果的闭环验证，当前气象预警工作正实现由以往单一满足“发得出”向“发得准、叫得应”转变的根本性跨越。

5月17日深夜，湖南澧县遭遇极端强降水天气，RAPASS强风暴偏振雷达快速分析系统（以下简称RAPASS系统）实时捕捉天气动态，提前2小时预判当地将出现高强度降雨，于22时54分发出极端暴雨预警。随后，RAPASS系统根据持续更新的雷达偏振特征，精准研判降雨强度升级趋势，在次日零时42分将预警上调至100毫米以上量级。凌晨1时，实况显示小时降水量为146毫米，刷新湖南省降水极值。正是提前的精准高效预警，为当地防灾避险争取了宝贵时间。

精准预警的价值，在于信息快速直达、响应落地见效。

2026年，由国家气象中心打造的短临天气预警协同系统“智警达”完成升级，成为全国首个贯通国、省、市、县四级气象部门的短临天气预警协同系统，构建起“智能预报—预警加工—靶向送达”的全链条闭环服务模式。该系统接入人工智能临近预报系统“风雷”（以下简称风雷）、RAPASS系统等多个国家级预报产品，可自动生成乡镇级数字预警信号，通过企业微信等渠道，直达一线。

在今年首轮南方大范围强对流天气过程中，这套预警体系实战成效突出——在广西百色，“风雷”捕捉到“暖区飑线”的生成信号，“智警达”随即启动协同预警流程，逐级提示大风预警升级；在浙江舟山的16级极端大风过程中，“风雷”提前90分钟锁定大风趋势，依托“智警达”高效预警支撑，当地及时发布大风红色预警，有效规避灾害风险。

针对龙卷预警这一公认的世界性难题，我国气象部门也实现关键技术突破。广东省佛山市龙卷风研究中心建立三级龙卷风险预警机制，按照风险等级依次开展超级单体关注、龙卷风险提示、龙卷警报建议，构建分层分级的预警体系。在5月23日广州从化龙卷天气过程中，该机制精准落地，从超级单体监测关注、龙卷风险提示，到紧急发布警报建议，全程精准匹配龙卷生成实况，为局部灾害防范提供了精准支撑。

强对流天气的影响从来不止于气象部门内部。一次极端暴雨可能引发山洪、滑坡、泥石流，一次雷暴大风可能威胁交通运输、电力设施、农业生产。预警环节必须与外部门紧密联动，才能真正发挥防灾减灾效能。近年来，气象部门与自然资源、水利、应急管理、交通运输等部门的联合预警机制也进一步深化。

气象部门做实分灾种、分行业、分场景的气象灾害风险预警——地质灾害气象风险短临预警模型完成研发，已于6月10日前上线SWAN平台，提供未来0至3小时逐1小时滚动更新、1公里分辨率的预警产品；此外，山洪短临预警模型在2025年41起山洪灾害案例中，命中率达到60%以上；城市暴雨积涝模型在宁夏、吉林、浙江、河南等地开展部署和试用。

从短时暴雨、极端大风到突发龙卷，从气象灾害到山洪地质灾害等次生灾害，多技术路径互补、多系统协同配合的一体预警能力矩阵正日趋完善，叠加秒级直达的信息传播渠道、闭环应急响应流程，我国强对流天气防灾体系正在形成“发现—研判—发布—响应—反馈”全链条闭环，持续发挥气象防灾减灾第一道防线作用。

（作者：黄琬婷 杨磊 黄凯丽 刘思齐 蔡康龙 责任编辑：张林）