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精准预测天气有多难

 云中公子 2016-03-01

在现实生活中,人们渴望能够掌握天气变化,真正做到“未雨绸缪”。“天有不测风云”,简单的一句话却道出精准预测天气着实不是一件容易的事。

    阴晴冷暖,风雨雾雪……天气的变化,就如同婴儿的脸让人难以捉摸,但在现实生活中,人们渴望能够掌握天气变化,真正做到“未雨绸缪”。“天有不测风云”,简单的一句话却道出精准预测天气着实不是一件容易的事。

    “未雨绸缪”,人类不懈追求

    天气与人们的生产生活息息相关,能够准确预测天气一直是人类不懈的追求。且不说农业需要“看天”安排生产,就连人们出个远门也得事先关注一下目的地的天气情况。一些极端天气状况频发的地区,更期盼气象部门能够对灾害天气准确“预警”,以避免造成重大人员财产损失。

    由此,人们的生产生活便与天气预报紧紧地联系在了一起,而最大限度准确预测天气就成为人类的不懈追求,也是人类与自然和谐相处的重要命题。

    据有关资料:距今3000多年前,甲骨文中已有了预测“风雨”的记载;我国最早的诗歌总集《诗经》中,也有古人看天的经验;而到了汉代则有利用琴弦感应的湿度原理预测晴雨的事例……在科学不发达的古代,人们预测天气更多地依靠经验的积累。

    随着历史前进的步伐,人们对天气有了更多的认知,对天气的预测逐渐多了“科学”的成分。北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中,就记录下他成功预报降雨的个例。清朝康熙年间,我国还出现了专门从事气象工作的部门“钦天监”,这个在影视中有些神秘的机构在300多年前就开始了地区气象观测的连续记录。经验与科学或许只有一步之遥,但中国古代气象观测始终没有演变为一门系统的科学,将中国带入现代气象科学的则是西方国家。

    有了天文、物理、数学等构建的基础理论和各种气象仪器、观测记录,17世纪以后,真正的天气预报诞生。而真正引领天气预报技术走向现代化的是则20世纪数值天气预报的诞生,“通过巨型计算机进行数值计算,再用流体力学和热力学的方程组进行求解,进而预测未来 一定时段的大气运动状态,这就是当今时兴的数值天气预报。”

    精准预测天气“瓶颈”多

    天气预报是一门极为复杂的科学。人们通常说的天气预报“准不准”,更多地局限于日常生活中人们对天气预报的一种主观体验。明天要出门,天气预报说要下雨,明天是否会碰上下雨往往就称为个人判断天气预报“准不准”的条件。而科学上的天气预报准确率,则被视为检验气象科学规律研究成果,以及判断天气预报预测方法的重要途径。

    随着计算机的普及以及数值预报手段的改进,天气预报准确率不断提升。中国气象局数据显示:2014 年我国 24小时晴雨预报准确率、最高气温和最低气温预报准确率3项指标,历史上首次全部超过 80%,分别达到87.5%、80.2%和84.4%;台风路径24小时预报误差再创新低,为78公里,继续处于世界先进水平。

    事实上,很多因素都会影响到天气预报准确率。除了大气自身的随机性,大气运动受到各种因素的外在干扰,如城市热岛、温室效应以及错综复杂的地形地貌特征。中科院大气物理研究所研究员周家斌曾经在接受媒体采访时介绍:“开始是失之毫厘,后面就是差之千里。内在和外在随机性同时影响天气预报的精度,当然预报的难度就增大了很多。”

    另外,在天气预报中,尽管越来越依靠各种先进的观测设备,但依然离不开人的参与,而人的分析判断毕竟带有主观性,这也成为影响天气预报准确率的原因所在。

    何况,不同的天气预报难度本身也有很大差异。据中央气象台专家介绍,不同类型的天气,预报准确率是不同的。像高温、寒潮这些空间范围较大、时间尺度较长的天气,预报准确率就比较高。全国24小时晴雨预报和最高温度、最低温度预报,能够做到“八九不离十”。但有些天气发生得突然,具有很强的局地性特征的天气,例如强对流天气,也就是短时间内发生的冰雹、强降雨、强雷电、大风、龙卷等,预报准确率就非常低。

    除此之外,不同国家“国情”不同,所关注的“天气”侧重点也有很大差异。据中国工程院院士李泽椿介绍,美国要预报的天气主要是龙卷风,其次是大西洋飓风。而我国因为复杂多样的地理环境,有着美国许多没有的天气系统,也正是这些复杂的天气系统,使我国的天气预报难度更大。因此,单纯对比不同国家天气预报准确率并没有多大意义。

    未来天气预报有多准

    由于数值天气预报模式分辨率的提高以及气象卫星遥感资料的大量应用,人们对常规天气预报基本实现了精准预测。仅仅在二十年前,通过天气预报,人们或许只能知道未来几天大概区域的大概天气状况,而今天,天气预报时效越来越长,一个星期、十天,甚至可以达到月报甚至季报的标准。通过各种移动客户端,人们可以即时获取所在区域的天气状况。而对于一些极端天气的准确预报,则为人们的生命财产安全筑起防护网。

    尽管如此,气象专家认为,基于现在科技水平以及对整个气候系统的了解程度,气预报不可能完全准确,天气预报的准确率实际上是一个相对的概念。“哪怕一万年后,天气预报也不一定能报准。”天气预报主持人宋英杰在接受媒体采访时,曾表达这样的看法。

    即便如此,在相对基础以及局限性范围之内,天气预报准确率的提升依然意义非凡。以我国灾害天气预报为例,迫切需要天气预报预测更及时、更准确。据全国政协委员宇如聪介绍,本世纪全球部分地区的高温和暴雨事件趋多,干旱程度加剧,威胁各国粮食、水资源和能源安全。我国是世界上遭受极端天气、气候灾害影响最严重的国家之一。近年来发生在我国的超强台风、特大暴雨、暴雪、干旱、高温热浪、低温雨雪冰冻等灾害性天气强度频频突破或接近历史极值,需要依法进行气象灾害防御,这都对天气预报准确率提出了高要求。

    要有效提升天气预报准确率,科技和人两个方面因素都不可或缺。从世界范围来看,在提升天气预报能力、时效和精度及公众服务性上仍大有可为。

    比如:高端技术方面,卫星仪器技术将越来越向高光谱辐射计的光谱通道方面发展。它将携带数以万计的光谱通道来探测大气热力状态和成分,并配以主动仪器(如高分辨率雷达和激光器)用以探测地面特性、气溶胶、风、水汽、云和降水。两类仪器每天产生大量的下行数据,在几小时内完成下行链路、预处理、数据分发,以及向预报系统注入数据。

    而在通用技术方面,使用手机等日常用品来搜集气象数据也成为一种新趋势,这在特定区域进行高密度观测方面很有潜力。

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