堪萨斯大学研究人员表示，美国国家强风暴实验室（NSSL）开发的预警预测系统（Warn-on-Forecast System，WoFS）有望帮助气象预报员在龙卷风形成前向应急管理部门和公众发出更早预警。相关研究已发表于同行评审期刊《天气与预报》。

研究指出，目前龙卷风预警的典型提前时间约为15分钟。研究团队认为，若能延长预警提前量，可能在大平原地区（常被称为“龙卷风走廊”）以及龙卷风多发的美国东南部等地，为人员避险和应急响应争取更多时间。

堪萨斯大学地理与大气研究教授、论文合著者大卫·拉恩（David Rahn）表示，现行预警更多遵循“基于探测”的范式：当雷达实时观测到旋转特征，或风暴观测员报告龙卷风正在发生时，才会发布预警。尽管强对流天气的风险往往可提前数天在预报中被识别，但预警通常仍在危险迫近或发生时才启动。

拉恩称，WoFS的设计理念是将预警从“基于探测”推进到“基于事件的预测与预报”，以延长提前时间。与依赖雷达与区域观测员的传统方式不同，WoFS可实时综合观测数据，运行高分辨率数值模拟并评估不确定性，从而在龙卷风和强对流天气形成前提供预警指导。他表示，在部分情形下，该系统可能将预警提前量推至事件发生前一小时。

研究团队指出，WoFS目前仍处于实验阶段。为评估其指示意义，研究人员分析了大平原地区41个超级单体风暴案例，这些风暴要么产生至少EF1级（藤田龙卷风强度等级）龙卷风报告，要么出现非龙卷风但达到“显著冰雹”的报告。研究目标是识别哪些特征更有助于区分会产生龙卷风的超级单体与主要带来大冰雹风险的超级单体。

拉恩表示，研究发现环境条件的“大小与范围”相较于单一最大值更能指示龙卷风发生的可能性。以风暴相对螺旋度为例，若仅观察单点最大值，龙卷风与非龙卷风风暴之间差异可能并不明显；但若出现更大且边界清晰的增强风暴相对螺旋度区域，则往往对应更成熟的风暴形态，并伴随更高的龙卷风生成概率。

他解释称，风暴相对螺旋度反映进入风暴的低层旋转运动，当其被风暴上升气流垂直倾斜后形成的垂直旋转，被视为龙卷风能量来源之一；旋转越强、覆盖范围越广，龙卷风形成的可能性越大。研究还提到，较低的云底、更强的低层风切变，以及风暴入流区附近的小范围增强旋转等因素，也会提高龙卷风生成概率。由于WoFS能在更精细的空间尺度上模拟这些参数，它们可在龙卷风形成前最长约一小时提供信号。

研究人员称，WoFS的主要最终用户将是美国国家气象局（NWS）预报员，但系统也将面向气象学界与公众广泛开放，并以云端方式实现实时访问。拉恩表示，国家气象局作为公共服务机构，其产品通常公开且免费。

论文作者包括：首席作者、堪萨斯大学研究生、现任国家气象局工作人员杰罗德·考夫曼（Jerod Kaufman）；堪萨斯大学地理与大气科学教授大卫·米切姆（David Mechem）；国家强风暴实验室的帕特里克·伯克（Patrick Burke）与蒙哥马利·弗洛拉（Montgomery Flora）；以及俄克拉荷马大学与国家强风暴实验室的科里·波特文（Corey Potvin）。拉恩表示，考夫曼的研究项目与其硕士论文相关，目前已在威奇托国家气象局工作。

研究团队称，WoFS仍在实况预报场景中持续评估。拉恩表示，更长的预警提前时间可帮助县级应急管理人员更早部署资源、协调医院并准备搜救行动；相较于15分钟，一小时的提前量将为公众避险与应急响应提供更充足的准备时间。