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2013-7-26 閱讀(1154)
日常氣象預(yù)報的準(zhǔn)確率
天有不測風(fēng)云。進(jìn)入夏季，隨著高溫、雷雨、臺風(fēng)等快速變化天氣增多，人們對于天氣預(yù)報的需求也在增強(qiáng)。不過人們大都也遭遇過預(yù)報不準(zhǔn)的情況，比如預(yù)報多云，卻下了暴雨，被淋成落湯雞，一些網(wǎng)民調(diào)侃“再也不相信天氣預(yù)報了”。
其實，天氣預(yù)報不準(zhǔn)已是老生常談。2005年，北京預(yù)報臺風(fēng)“麥莎”襲來，很少遭遇臺風(fēng)的北京全城戒備，結(jié)果老天開了一個玩笑，麥莎拐彎而去，北京只下了幾滴毛毛雨，“臺風(fēng)沒有進(jìn)京證，進(jìn)不了北京”的段子不脛而走。2012年“7?21”水災(zāi)之后，北京接連發(fā)布暴雨橙色預(yù)警，結(jié)果同樣是虛驚一場。這樣“空報”的結(jié)果人們zui多調(diào)侃幾句，而一旦漏報天氣，就會造成生命財產(chǎn)損失，危害巨大。
然而，與人們的直觀感受不同，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2012年，我國天氣預(yù)報的準(zhǔn)確率高達(dá)86.5%，在許多行業(yè)的應(yīng)用方面超越歐美發(fā)達(dá)國家。那么，天氣預(yù)報是怎么作出來的？我們怎樣看待天氣預(yù)報的準(zhǔn)與不準(zhǔn)？未來天氣預(yù)報會向什么方向發(fā)展？
天氣預(yù)報 究竟如何作出
天氣預(yù)報zui主要的方法是數(shù)值天氣預(yù)報，即以氣象觀測資料為初值條件，通過大型計算機(jī)作數(shù)值計算，預(yù)測未來一段時間的天氣
網(wǎng)上有這樣一個段子：天氣預(yù)報降水概率70%，這個結(jié)論是怎么得出來的？氣象臺有10個預(yù)報員，領(lǐng)導(dǎo)問明天下不下雨，結(jié)果7個舉手下雨，3個認(rèn)為不下雨，降水概率70%。
這當(dāng)然是網(wǎng)民的調(diào)侃。那么真正的天氣預(yù)報是怎么作出來的呢？
中國工程院院士李澤椿介紹說，現(xiàn)在天氣預(yù)報zui主要的方法就是數(shù)值天氣預(yù)報。數(shù)值天氣預(yù)報以氣象觀測資料為初值條件，通過大型計算機(jī)作數(shù)值計算，再用流體力學(xué)和熱力學(xué)的方程組進(jìn)行求解，進(jìn)而預(yù)測未來一定時段的大氣運(yùn)動狀態(tài)和天氣現(xiàn)象的方法。
目前，*已有30多個國家和地區(qū)把數(shù)值天氣預(yù)報作為制作日常天氣預(yù)報的主要方法，我國于1959年開始在計算機(jī)上進(jìn)行數(shù)值天氣預(yù)報。運(yùn)用數(shù)值預(yù)報，2012年，我們國家天氣預(yù)報的準(zhǔn)確率達(dá)86.5%，可以對未來6至7天的天氣作出預(yù)報。
既然如此，為什么還有13.5%的不準(zhǔn)確？其實道理很簡單，天氣預(yù)報是個復(fù)雜的系統(tǒng)，失之毫厘，謬之千里。計算方案里面有很多數(shù)據(jù)是變化和不夠的，我們對大氣物理規(guī)律的認(rèn)識也有一個逐步深化的過程。
北京大學(xué)物理學(xué)院大氣科學(xué)系教授張慶紅解釋說，負(fù)責(zé)初始數(shù)據(jù)的觀測站未能達(dá)到理想所需，這給天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性打了折扣。理想情況下，不同地理位置、不同高度層面需要數(shù)量級達(dá)到106至107的觀測站。而現(xiàn)實中，這個數(shù)值僅為103至105。而且，觀測站分布極不均勻，如我國的青藏高原氣象觀測站就很少。同時，這并不是一個國家的事情，因為大氣是流動的，即使國內(nèi)的觀測點很密，周邊國家達(dá)不到要求，也會影響初始數(shù)據(jù)。
除了觀測站點的數(shù)據(jù)局限性，儀器觀測誤差與計算誤差也十分可觀。從加工程序來講，由于數(shù)值預(yù)報模型建立在流體力學(xué)方程組的求解之上，在求解方程組時用差分的計算方法，必然引起計算誤差。“我們只能努力通過對物理過程的認(rèn)識讓模式更接近真實大氣，但它不是真實大氣環(huán)境的還原，所以基于這個模式所計算出的大氣未來走勢也有一定的不確定性。”張慶紅說。
不同地理環(huán)境也對預(yù)報準(zhǔn)確度影響深刻。平均水平相同的情況下，山區(qū)、湖泊、農(nóng)田、城市等的天氣狀況都會不同。如果把數(shù)值預(yù)報計算網(wǎng)絡(luò)縮小一半，即對更小尺度進(jìn)行運(yùn)算，計算量大體會增加16倍，但在運(yùn)算中，一些類似于地形等的信息依然難以充分表達(dá)，大氣運(yùn)動的物理過程細(xì)節(jié)不能很好反映，必須依靠預(yù)報員通過他們的分析、驗證與經(jīng)驗再次訂正。“這個時候，氣象預(yù)報員不像‘科學(xué)家’反而更像個‘藝術(shù)家’。”張慶紅說。
為什么會感覺預(yù)報不靠譜
人們感慨，沒活多少年，N年不遇的天氣卻趕上好多次了。事實上，科學(xué)家和公眾的評判標(biāo)準(zhǔn)有很大不同
生活中我們常常聽到天氣預(yù)報說，某地有50年不遇的暴雨，某地遭遇百年不遇的洪水。于是人們感慨，沒活多少年，N年不遇的天氣卻趕上好多次了。這樣的感慨多了，人們會越來越覺得天氣預(yù)報“不太靠譜”。
事實上，公眾和科學(xué)家對天氣預(yù)報認(rèn)識上的不對稱，導(dǎo)致了很多誤解，這也是天氣預(yù)報有時候跟人們的直觀感受偏離的重要原因。
比如，科學(xué)上對“N年不遇”的天氣，有明確的定義，天氣條件符合了定義規(guī)定的條件，就是“N年不遇”，而不是人們理解的“N年才會遇上一次”。當(dāng)然，總體上天氣發(fā)生的概率在增加。中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員段安民說，有研究表明，在氣候變暖的背景之下，天氣氣候事件增加的概率會增大，陸面和海洋蒸發(fā)加強(qiáng)，這樣就加強(qiáng)了大氣水循環(huán)和能量循環(huán)，大量的水汽留在大氣里，所以就更容易發(fā)生跟降水有關(guān)的天氣和氣候事件。
比如，對于高溫預(yù)報，很多人相信有一個規(guī)定，38度以上算高溫，工廠要停工，學(xué)校要放假，因此，天氣預(yù)報很少報38度以上。中央氣象臺天氣預(yù)報主持人宋英杰明確否認(rèn)了有這一規(guī)定。他解釋說，人們在中關(guān)村大街上感覺溫度超過了40度，但天氣預(yù)報說zui高只有37度，事實上預(yù)報的溫度是北京南郊觀測點草地上百葉箱里面通風(fēng)避風(fēng)環(huán)境下的溫度，所以跟人們的直觀感受會有不同。
比如，天氣預(yù)報常常使用“局部地區(qū)”的表述，有人調(diào)侃說，“局部地區(qū)”的天氣實在是太惡劣了，天氣預(yù)報天天說那里不是刮風(fēng)就是下雨，好在我們沒有生活在“局部地區(qū)”。隨著監(jiān)測預(yù)測水平的提高，天氣預(yù)報中這種模糊性的表述會不會減少一些？
李澤椿介紹說，我國氣象部門一直在致力于天氣的精細(xì)化預(yù)報。比如遼寧做到鄉(xiāng)鎮(zhèn)，后來又往細(xì)里做，但是預(yù)報越往細(xì)里做，越涉及到很多問題，既有研究過程，也有組織過程，需要一步一步來實現(xiàn)。
宋英杰認(rèn)為，公眾要調(diào)整對天氣預(yù)報的心理預(yù)期值，因為哪怕觀測的要素再多元，層次再豐富，網(wǎng)格再細(xì)密，都不可能窮盡這世界上的山山水水、所有的情景和細(xì)節(jié)，我們地形太復(fù)雜了，而天氣變化太“狡猾”了。他特別理解預(yù)報的時候會采用一些模糊語言，因為有時候說得特別細(xì)致，結(jié)果沒有吻合上，反倒令人產(chǎn)生怨言。
張慶紅說，從科學(xué)角度看，天氣預(yù)報不可能*準(zhǔn)確，每一天的準(zhǔn)確程度都不一樣，依賴于那一天原材料的誤差?？傮w上看，大尺度天氣系統(tǒng)比小尺度天氣系統(tǒng)的預(yù)報更準(zhǔn)，冬天氣旋、雪和夏季臺風(fēng)來的時候，這些預(yù)報比較準(zhǔn)，而夏季雷暴預(yù)報準(zhǔn)確率就沒有大系統(tǒng)準(zhǔn)。
該如何利用好天氣預(yù)報
作天氣預(yù)報追求的是三個方面，一是準(zhǔn)確，二是及時，三是利用，我國的天氣預(yù)報在考慮各個行業(yè)的利用方面下了很多功夫
對老百姓來說，了解了天氣預(yù)報的制作過程，就能更好地利用天氣預(yù)報。比如出行時盡量選擇天氣對所用的交通工具影響不大的時間，比如根據(jù)預(yù)報更好地安排工作。一般人們關(guān)注的是24小時預(yù)報，卻沒有養(yǎng)成看臨近預(yù)報的習(xí)慣，事實上氣象部門會不斷更新預(yù)報，越臨近的預(yù)報，準(zhǔn)確度也就越高。
李澤椿院士介紹，作天氣預(yù)報追求的是三個方面，一是準(zhǔn)確，二是及時，三是怎么用好它，我國的天氣預(yù)報在考慮各個行業(yè)的利用方面下了很多功夫。“比如，我們解決高速公路上的預(yù)報，解決農(nóng)業(yè)干旱中轉(zhuǎn)折性天氣的問題，解決減災(zāi)救災(zāi)、重大活動的專門預(yù)報問題，這些方面國外。我們所有預(yù)報都是著眼于滿足群眾的需要，滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，這是zui重要的。”李澤椿說。
對于今后天氣預(yù)報的發(fā)展方向，段安民認(rèn)為，天氣預(yù)報要向更短時間和更長時間兩個方向發(fā)展。“一個是短時臨近的精細(xì)化預(yù)報，這是公眾都很關(guān)注的。什么時候、多長時間、提前半個小時還是一個小時，降雨會落在哪里？另一個，公眾會關(guān)注更長時間的天氣預(yù)報，像10天以上的長期預(yù)報，比如說這個月的月末天氣情況是什么樣。”
短時臨近天氣預(yù)報可以對不夠準(zhǔn)確的預(yù)報進(jìn)行修正，氣象臺滾動發(fā)布的預(yù)報對防災(zāi)減災(zāi)意義重大。政府部門及公眾應(yīng)該養(yǎng)成隨時關(guān)注天氣的習(xí)慣，把天氣帶來的損失降到zui低。
長期的對氣候的預(yù)測也是未來發(fā)展的方向。“對于如何把未來10天、半個月的天氣預(yù)報出來，我們的空間還很大，”段安民表示，現(xiàn)在初步預(yù)報在15天之內(nèi)，超過15天就沒有預(yù)報基礎(chǔ)了，“在15天到1個月之間，這段時間的預(yù)報，既依賴于初值，又依賴于邊界值，但初值逐漸影響變小，邊界值比如陸地、海洋、冰雪等的影響逐漸顯現(xiàn)，這樣的預(yù)報是zui為困難的。”
