氣象預(yù)報(bào)為何不準(zhǔn)

王奉安

前一分鐘天空晴好，后一分鐘便烏云密布，狂風(fēng)大作；行人站立困難，樹木攔腰而斷，簡(jiǎn)易的平房建筑甚至被夷為廢墟……這就是強(qiáng)對(duì)流天氣的“表現(xiàn)”。

強(qiáng)對(duì)流天氣是指出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水、雷雨大風(fēng)、龍卷風(fēng)、冰雹和颮線等現(xiàn)象的災(zāi)害性天氣。它具有突發(fā)性、局地性等特點(diǎn)，持續(xù)時(shí)間雖不長(zhǎng)，破壞性卻很大。

資料顯示，今年6月以來(lái)，我國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了多次強(qiáng)對(duì)流天氣，特別是南方各省。以安徽為例，6月3日和5日，該省兩次遭遇強(qiáng)對(duì)流天氣，共造成22人死亡，4人失蹤，215人受傷，482萬(wàn)人受災(zāi)。這段時(shí)間南方地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣如此肆虐，主要是北方冷空氣勢(shì)力偏強(qiáng)，冷暖空氣在當(dāng)?shù)貏×医粎R所致。

近年來(lái)，我國(guó)氣象災(zāi)害頻發(fā)，天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確與否成了防災(zāi)減災(zāi)的第一道防線和關(guān)口，人們對(duì)天氣預(yù)報(bào)的關(guān)注度也大大提高。

天氣象預(yù)報(bào)是怎么做出來(lái)的

千百年來(lái)，人們?cè)谏顚?shí)踐中積累了豐富的看天經(jīng)驗(yàn)，從云、光象、物象中尋找未來(lái)天氣發(fā)展的趨勢(shì)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，天氣預(yù)報(bào)的方法和技術(shù)水平也在逐步提高。

自從15世紀(jì)初，特別是17世紀(jì)后，多種探測(cè)手段相繼問(wèn)世，尤其是高空探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，人們可以定量探測(cè)大氣三度空間狀況，全球各地的氣象站按照世界氣象組織的要求，用相同的儀器和統(tǒng)一的規(guī)范，在相同的時(shí)間進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)后的各地氣象資料被迅速集中起來(lái)，同一時(shí)刻全球各地的觀測(cè)結(jié)果最終被按特定的格式和規(guī)定的符號(hào)填繪在一張底圖上，這就是人們常說(shuō)的天氣圖。

如果你有機(jī)會(huì)到氣象臺(tái)參觀，會(huì)看到在預(yù)報(bào)值班室的墻上掛著繪制有各種各樣曲線的天氣圖。天氣圖上標(biāo)示有氣壓、溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、降水等氣象要素。從連續(xù)的天氣圖上能看到各天氣系統(tǒng)的移動(dòng)變化規(guī)律及其給各地帶來(lái)的天氣變化。

氣象工作者有了天氣圖，猶如指揮員有了軍事地圖就可以知道敵我雙方兵力部署一樣，能夠了解各地的天氣情況，知道什么地方在下雨，什么地方在刮什么方向的風(fēng)，風(fēng)力有多大，溫度、濕度、氣壓、云量、云狀、云高等又是怎樣，還可看出干、濕、冷、熱性質(zhì)不同的空氣團(tuán)的盤踞區(qū)域和“交戰(zhàn)”場(chǎng)所，進(jìn)一步可以推斷它們未來(lái)移動(dòng)的方向、強(qiáng)度、性質(zhì)等變化情況，從而對(duì)未來(lái)的天氣做出預(yù)測(cè)。

天氣圖的出現(xiàn)，比單憑眼觀風(fēng)云現(xiàn)象預(yù)測(cè)天氣要進(jìn)步得多。天氣圖主要是靠人們對(duì)大氣現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)來(lái)推算未來(lái)的天氣，這種方法直到今天，仍不失為一種有效的預(yù)報(bào)手段，但它的準(zhǔn)確率及便捷程度不夠高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)應(yīng)運(yùn)而生。

數(shù)值天氣預(yù)報(bào)是把天氣預(yù)報(bào)與數(shù)學(xué)、物理聯(lián)系在一起，用數(shù)學(xué)物理模式對(duì)大氣狀況進(jìn)行分析，用高速計(jì)算機(jī)求解大氣方程而得到預(yù)報(bào)結(jié)論，亦稱“天氣預(yù)報(bào)的流體力學(xué)方法”。它是目前全世界都在采用的一種天氣預(yù)報(bào)方法，尤其對(duì)3～7天內(nèi)的預(yù)報(bào)，比較準(zhǔn)確。只要知道某個(gè)時(shí)刻大氣的初始狀態(tài)，就可通過(guò)數(shù)學(xué)方法求解，計(jì)算出某個(gè)時(shí)間大氣的“狀態(tài)”，也就是通常所說(shuō)的天氣形勢(shì)及有關(guān)的氣象要素如氣壓、溫度、風(fēng)、降水等。

先進(jìn)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)方法的問(wèn)世，使傳統(tǒng)的天氣圖預(yù)報(bào)方法如魚得水、如虎添翼，二者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，大大提高了天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

天氣預(yù)報(bào)為何有時(shí)會(huì)不準(zhǔn)

提起天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)不準(zhǔn)的問(wèn)題，誰(shuí)都承認(rèn)準(zhǔn)的時(shí)候多，不準(zhǔn)的時(shí)候少?？墒侨碎T對(duì)準(zhǔn)的預(yù)報(bào)記憶不深，或者說(shuō)事過(guò)境遷對(duì)不準(zhǔn)的預(yù)報(bào)卻記憶猶新，耿耿于懷。

為什么會(huì)這樣呢?打個(gè)比方說(shuō)：氣象臺(tái)10次暴雨9次報(bào)對(duì)了，人們都帶了雨具做了預(yù)防，印象不深刻；可是沒(méi)報(bào)出來(lái)的1次，許多人都挨了澆，所以怨聲載道，很難忘掉。

其實(shí)，天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確與否是一個(gè)相對(duì)的概念，這個(gè)相對(duì)概念中既體現(xiàn)了公眾對(duì)預(yù)報(bào)的理解和認(rèn)知程度，還有一個(gè)就是技術(shù)能力和水平能夠達(dá)到什么程度的問(wèn)題。

首先，從總體科技水平和科技能力上來(lái)講，我們現(xiàn)在對(duì)于一些災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)能力還是十分有限的，所以預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率也不可能達(dá)到百分之百準(zhǔn)確。天氣預(yù)報(bào)還很年輕。雖然古人在觀察天象過(guò)程中積累了很多預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，但是氣象衛(wèi)星、氣象雷達(dá)等先進(jìn)探測(cè)儀器和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用時(shí)間并不長(zhǎng)，基于現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ)上的天氣預(yù)報(bào)歷史相對(duì)較短，人類對(duì)于很多天氣現(xiàn)象的發(fā)生、演變及其內(nèi)在機(jī)理和規(guī)律并未完全掌握。這些因素會(huì)直接影響到預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

其次，天氣本身變化無(wú)常。圍繞地球的這層厚厚的大氣是個(gè)流體，也就是說(shuō)，大氣時(shí)時(shí)刻刻在流動(dòng)著，盡管它遵循我們已知的牛頓運(yùn)動(dòng)定理、質(zhì)量守衡定理、大氣狀態(tài)方程、熱力學(xué)定理、水汽守衡定理，但完全摸清它的規(guī)律，在任何一個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家也是不可能的事。天氣預(yù)報(bào)不像天文臺(tái)預(yù)報(bào)，主要靠計(jì)算，可以精確地預(yù)報(bào)出幾年甚至幾百年幾萬(wàn)年后出現(xiàn)的日月食。有的時(shí)候，要做出準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)是非常困難的。

以臺(tái)風(fēng)“桑美”的預(yù)報(bào)為例，當(dāng)時(shí)有3個(gè)臺(tái)風(fēng)在一片大的海域里，每個(gè)臺(tái)風(fēng)都有自己的移動(dòng)路徑，要準(zhǔn)確判斷出各個(gè)臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)路徑實(shí)在困難。預(yù)測(cè)時(shí)除了要考慮大氣環(huán)流形勢(shì)影響外，還要考慮3個(gè)臺(tái)風(fēng)之間的相互作用。因此，很難百分之百準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)出這3個(gè)臺(tái)風(fēng)的各自移動(dòng)路徑。

再有，像龍卷風(fēng)這種突發(fā)性的小尺度天氣系統(tǒng)，在天氣圖上根本反映不出來(lái)。美國(guó)是龍卷風(fēng)的多發(fā)國(guó)家，我們經(jīng)常在電視上看到，有的電影還是專門演龍卷風(fēng)的，這種龍卷風(fēng)很難預(yù)報(bào)。即使是像美國(guó)這樣的發(fā)達(dá)國(guó)家也做不到提前24小時(shí)把龍卷風(fēng)報(bào)出來(lái)。當(dāng)然，美國(guó)的氣象業(yè)務(wù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化，建立了雷達(dá)網(wǎng)，可以做到提前15分鐘發(fā)布龍卷風(fēng)預(yù)警，使龍卷風(fēng)移動(dòng)路徑上的人們迅速躲避到地下掩體等安全地帶。

第三，有的天氣系統(tǒng)具有很強(qiáng)的地域性。常言說(shuō)：“東邊日出西邊雨”；“夏雨像堵墻，淋孩不淋娘”；“隔道不下雨”；“夏雨隔牛背”……像夏季這種局部地區(qū)的冰雹、雷雨大風(fēng)，我們現(xiàn)在還不能預(yù)報(bào)出準(zhǔn)確的發(fā)生地點(diǎn)。以北京為例，這么大一個(gè)城市，今天如果報(bào)了“有雨”，實(shí)際可能是東城有雨，西城沒(méi)雨，這對(duì)身處不同地區(qū)的人們來(lái)說(shuō)，感受大不相同，有的人會(huì)說(shuō)準(zhǔn)，有人就會(huì)說(shuō)不準(zhǔn)。而且，我們對(duì)這種陣性天氣的可預(yù)報(bào)性在時(shí)間上也不可能會(huì)有很長(zhǎng)的提前量，今天晚上的預(yù)報(bào)，要報(bào)出明天白天可能會(huì)有雷陣雨，準(zhǔn)確說(shuō)出它發(fā)生的時(shí)間，非常困難。但是雷達(dá)和氣象衛(wèi)星可以幫助我們做好短時(shí)和臨近預(yù)報(bào)。比如，提前幾十分鐘做出準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，通過(guò)手機(jī)短信等渠道將結(jié)果告訴公眾有可能下雷陣雨。

關(guān)于溫度預(yù)報(bào)，大家也有許多誤解。氣象學(xué)上所說(shuō)的溫度是“空氣溫度”，簡(jiǎn)稱“氣溫”或“溫度”，是太陽(yáng)照射到地面后，地面又反射到1.5米左右高度(即人類活動(dòng)的高度)上的空氣的溫度。如果夏天我們直接在1.5米左右

的高度用溫度表測(cè)量，得到的并不是空氣的溫度，而是太陽(yáng)直接照射的溫度，這個(gè)數(shù)值要比空氣溫度高得多。如果我們?cè)诎赜婉R路上放支溫度表，測(cè)得的溫度就更高了。氣象臺(tái)為了準(zhǔn)確地測(cè)定氣溫，都把溫度表安放在不受太陽(yáng)直接照射而又通風(fēng)良好的1.5米左右高度的百葉箱里。因此，氣象上的溫度是以百葉箱的溫度為準(zhǔn)的。我們夏天走在熾熱的太陽(yáng)下總感覺(jué)氣象臺(tái)把溫度報(bào)低了，就是這個(gè)道理。

其實(shí)，天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率是由觀測(cè)資料的疏密決定的。我國(guó)現(xiàn)在的探空觀測(cè)站一共只有100多個(gè)，折合每200多千米才有一個(gè)探空觀測(cè)站。云的生命很短，一塊大的雨云可能會(huì)在10千米內(nèi)將雨降完，雨沒(méi)有降在觀測(cè)點(diǎn)上，就觀測(cè)不到降水。不僅探空站在空間上稀疏，在時(shí)間上也是如此，我們每天只有早7點(diǎn)、晚7點(diǎn)和凌晨1點(diǎn)三次施放探空氣球進(jìn)行觀測(cè)，其他時(shí)間僅靠地面觀測(cè)站進(jìn)行觀測(cè)。探空氣球升起時(shí)如果沒(méi)有遇到云，就無(wú)法預(yù)報(bào)出降水。

客觀地說(shuō)，我國(guó)的天氣預(yù)報(bào)水平確實(shí)有待提高，天氣預(yù)報(bào)精細(xì)程度尚不夠，延伸期預(yù)報(bào)能力有限。比如北京奧運(yùn)會(huì)開幕式天氣預(yù)報(bào)，要求做到定時(shí)、定點(diǎn)、定量的預(yù)報(bào)，這只是未來(lái)天氣預(yù)報(bào)需要攻克的難題和預(yù)報(bào)員追求的目標(biāo)，但目前還有差距。再有像2008年年初的低溫雨雪冰凍災(zāi)害涉及4次主要天氣過(guò)程，雖然氣象部門對(duì)每一次天氣過(guò)程都做出了準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，但若是能發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，相關(guān)部門就可以提前進(jìn)行預(yù)警。但以目前的手段很難達(dá)到。

總的來(lái)看，大氣本身的復(fù)雜性使人們對(duì)大氣變化的認(rèn)識(shí)很難一步到位，另外預(yù)測(cè)時(shí)還受科學(xué)技術(shù)水平等的限制，因此做出準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)是一件幾乎不可能完成的任務(wù)。或許你會(huì)問(wèn)：現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)這么先進(jìn)，靠計(jì)算機(jī)計(jì)算出來(lái)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)結(jié)果怎么會(huì)不準(zhǔn)呢?盡管計(jì)算機(jī)可以提高預(yù)報(bào)結(jié)果的精度，但問(wèn)題主要不是出在計(jì)算機(jī)上，而是出在反映大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方程組以及求解方程組時(shí)初值的確定上。就目前而言，建立的從地面到高空大氣運(yùn)動(dòng)模式已經(jīng)有幾十層了。暫不談這些模式是否真實(shí)地反映了大氣運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律，僅就方程組初值而言，是由現(xiàn)今數(shù)量極其有限的氣象站點(diǎn)觀測(cè)資料作為初始場(chǎng)。然而天氣要素在時(shí)空和空間的分布上是極不均勻的，全球大氣又是互相關(guān)聯(lián)的，需要擁有大量的、及時(shí)的、完整的全球觀測(cè)資料，可是我們目前還不具備這個(gè)條件，只能用簡(jiǎn)化的方法對(duì)龐大、復(fù)雜的方程組進(jìn)行計(jì)算。因此計(jì)算機(jī)算出來(lái)的大氣方程組的解是一個(gè)精度不甚高的近似解，加之由于網(wǎng)距大、網(wǎng)點(diǎn)疏，捕捉天氣系統(tǒng)如同大網(wǎng)撈小魚，致使當(dāng)前天氣預(yù)報(bào)舞臺(tái)唱主角的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)不時(shí)地出現(xiàn)“跑調(diào)”和“走板”，雖然預(yù)報(bào)員可以對(duì)結(jié)果進(jìn)行修訂，但畢竟受水平所限，難免會(huì)有“漏網(wǎng)之魚”，天氣預(yù)報(bào)自然有時(shí)也就不準(zhǔn)甚至嚴(yán)重失誤了。

如何提高天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確牢

天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率是氣象業(yè)務(wù)的生命線，對(duì)重要天氣過(guò)程預(yù)報(bào)的技術(shù)總結(jié)是提高天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的重要環(huán)節(jié)。在不久前舉行的全國(guó)災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)技術(shù)研討會(huì)上，我國(guó)頂尖專家和全國(guó)一線骨干預(yù)報(bào)員重點(diǎn)圍繞臺(tái)風(fēng)、暴雨和強(qiáng)對(duì)流天氣等專題研討了災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)技術(shù)，并提出了提高天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的措施。

大家的一致觀點(diǎn)是，提高天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率有很多途徑，例如搞好觀測(cè)系統(tǒng)建設(shè)、提高數(shù)值預(yù)報(bào)水平等，在業(yè)務(wù)一線，天氣預(yù)報(bào)仍然是以數(shù)值預(yù)報(bào)為主，數(shù)值預(yù)報(bào)能力的提高是天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率提高的一個(gè)十分重要的基礎(chǔ)。此外，要加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)理論的研究，對(duì)于一些典型天氣過(guò)程、災(zāi)害性天氣過(guò)程，如果在基礎(chǔ)理論上不能突破，肯定會(huì)影響到預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的提高。

由于天氣預(yù)報(bào)的過(guò)程是對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)過(guò)程，是一個(gè)科學(xué)研究的過(guò)程，預(yù)報(bào)員在其中起著決定性作用。他們水平的高低和掌握資料的多寡直接決定了預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。只有充分應(yīng)用衛(wèi)星、雷達(dá)、自動(dòng)氣象站等各種觀測(cè)資料，并注意總結(jié)預(yù)報(bào)規(guī)律，尤其是特殊性規(guī)律，“疑難病癥”才能夠解決。

在氣候預(yù)測(cè)方面，我國(guó)的淮河流域非早即澇，預(yù)報(bào)難度很大，我們對(duì)這個(gè)規(guī)律的認(rèn)識(shí)仍然不夠。如果加強(qiáng)對(duì)黃淮過(guò)渡雨帶的研究，解決這個(gè)心腹之患，天氣預(yù)報(bào)和氣候預(yù)測(cè)都將更有把握。

另外，長(zhǎng)期以來(lái)，我們都在進(jìn)行大尺度天氣的研究，可幾乎所有災(zāi)害性天氣都是中尺度的天氣現(xiàn)象，只有加強(qiáng)中尺度天氣研究，才能真正做到定點(diǎn)、定時(shí)、定量和定強(qiáng)度，做到預(yù)報(bào)精細(xì)化。一線預(yù)報(bào)員接觸的資料源十分豐富，但是在中尺度天氣的預(yù)報(bào)研究分析過(guò)程中，雷達(dá)資料、衛(wèi)星資料、地面站資料和探空資料等應(yīng)用很少，這是中尺度研究中的一大弊病。只有充分應(yīng)用各種資料進(jìn)行中尺度深入研究，才能夠進(jìn)一步提高研究水平。

大家肯定比較關(guān)心國(guó)內(nèi)外預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的對(duì)比，我們的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率是否與國(guó)外有很大的差距?國(guó)外是否就一定百分之百準(zhǔn)確呢?其實(shí)不然，天氣預(yù)報(bào)有時(shí)不準(zhǔn)是個(gè)全球性難題，與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的天氣預(yù)報(bào)水平相比，我們并不落后。特別是改革開放30年來(lái)，我們的氣象探測(cè)手段有了較顯著的變化，我們有自己的“風(fēng)云”系列氣象衛(wèi)星、新一代天氣雷達(dá)和國(guó)際一流的大型計(jì)算機(jī)，有現(xiàn)代化的大氣探測(cè)系統(tǒng)，更有一支高素質(zhì)、高智商的氣象人才，天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率與發(fā)達(dá)國(guó)家在同一個(gè)水平線上。

責(zé)任編輯趙菲