精準(zhǔn)預(yù)測天氣有多難

閆志剛

在現(xiàn)實(shí)生活中，人們渴望能夠掌握天氣變化，真正做到“未雨綢繆”。“天有不測風(fēng)云”，簡單的一句話卻道出精準(zhǔn)預(yù)測天氣著實(shí)不是一件容易的事。

陰晴冷暖，風(fēng)雨霧雪……天氣的變化，就如同嬰兒的臉讓人難以捉摸，但在現(xiàn)實(shí)生活中，人們渴望能夠掌握天氣變化，真正做到“未雨綢繆”?！疤煊胁粶y風(fēng)云”，簡單的一句話卻道出精準(zhǔn)預(yù)測天氣著實(shí)不是一件容易的事。

“未雨綢繆”，人類不懈追求

天氣與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，能夠準(zhǔn)確預(yù)測天氣一直是人類不懈的追求。且不說農(nóng)業(yè)需要“看天”安排生產(chǎn)，就連人們出個遠(yuǎn)門也得事先關(guān)注一下目的地的天氣情況。一些極端天氣狀況頻發(fā)的地區(qū)，更期盼氣象部門能夠?qū)?zāi)害天氣準(zhǔn)確“預(yù)警”，以避免造成重大人員財(cái)產(chǎn)損失。

由此，人們的生產(chǎn)生活便與天氣預(yù)報(bào)緊緊地聯(lián)系在了一起，而最大限度準(zhǔn)確預(yù)測天氣就成為人類的不懈追求，也是人類與自然和諧相處的重要命題。

據(jù)有關(guān)資料：距今3000多年前，甲骨文中已有了預(yù)測“風(fēng)雨”的記載；我國最早的詩歌總集《詩經(jīng)》中，也有古人看天的經(jīng)驗(yàn)；而到了漢代則有利用琴弦感應(yīng)的濕度原理預(yù)測晴雨的事例……在科學(xué)不發(fā)達(dá)的古代，人們預(yù)測天氣更多地依靠經(jīng)驗(yàn)的積累。

隨著歷史前進(jìn)的步伐，人們對天氣有了更多的認(rèn)知，對天氣的預(yù)測逐漸多了“科學(xué)”的成分。北宋科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中，就記錄下他成功預(yù)報(bào)降雨的個例。清朝康熙年間，我國還出現(xiàn)了專門從事氣象工作的部門“欽天監(jiān)”，這個在影視中有些神秘的機(jī)構(gòu)在300多年前就開始了地區(qū)氣象觀測的連續(xù)記錄。經(jīng)驗(yàn)與科學(xué)或許只有一步之遙，但中國古代氣象觀測始終沒有演變?yōu)橐婚T系統(tǒng)的科學(xué)，將中國帶入現(xiàn)代氣象科學(xué)的則是西方國家。

有了天文、物理、數(shù)學(xué)等構(gòu)建的基礎(chǔ)理論和各種氣象儀器、觀測記錄，17世紀(jì)以后，真正的天氣預(yù)報(bào)誕生。而真正引領(lǐng)天氣預(yù)報(bào)技術(shù)走向現(xiàn)代化的是則20世紀(jì)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的誕生，“通過巨型計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)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)，這就是當(dāng)今時興的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)?！?/p>

精準(zhǔn)預(yù)測天氣“瓶頸”多

天氣預(yù)報(bào)是一門極為復(fù)雜的科學(xué)。人們通常說的天氣預(yù)報(bào)“準(zhǔn)不準(zhǔn)”，更多地局限于日常生活中人們對天氣預(yù)報(bào)的一種主觀體驗(yàn)。明天要出門，天氣預(yù)報(bào)說要下雨，明天是否會碰上下雨往往就稱為個人判斷天氣預(yù)報(bào)“準(zhǔn)不準(zhǔn)”的條件。而科學(xué)上的天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，則被視為檢驗(yàn)氣象科學(xué)規(guī)律研究成果，以及判斷天氣預(yù)報(bào)預(yù)測方法的重要途徑。

隨著計(jì)算機(jī)的普及以及數(shù)值預(yù)報(bào)手段的改進(jìn)，天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率不斷提升。中國氣象局?jǐn)?shù)據(jù)顯示：2014 年我國 24小時晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率、最高氣溫和最低氣溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率3項(xiàng)指標(biāo)，歷史上首次全部超過 80%，分別達(dá)到87.5%、80.2%和84.4%；臺風(fēng)路徑24小時預(yù)報(bào)誤差再創(chuàng)新低，為78公里，繼續(xù)處于世界先進(jìn)水平。

事實(shí)上，很多因素都會影響到天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。除了大氣自身的隨機(jī)性，大氣運(yùn)動受到各種因素的外在干擾，如城市熱島、溫室效應(yīng)以及錯綜復(fù)雜的地形地貌特征。中科院大氣物理研究所研究員周家斌曾經(jīng)在接受媒體采訪時介紹：“開始是失之毫厘，后面就是差之千里。內(nèi)在和外在隨機(jī)性同時影響天氣預(yù)報(bào)的精度，當(dāng)然預(yù)報(bào)的難度就增大了很多?！?/p>

另外，在天氣預(yù)報(bào)中，盡管越來越依靠各種先進(jìn)的觀測設(shè)備，但依然離不開人的參與，而人的分析判斷畢竟帶有主觀性，這也成為影響天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的原因所在。

何況，不同的天氣預(yù)報(bào)難度本身也有很大差異。據(jù)中央氣象臺專家介紹，不同類型的天氣，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率是不同的。像高溫、寒潮這些空間范圍較大、時間尺度較長的天氣，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率就比較高。全國24小時晴雨預(yù)報(bào)和最高溫度、最低溫度預(yù)報(bào)，能夠做到“八九不離十”。但有些天氣發(fā)生得突然，具有很強(qiáng)的局地性特征的天氣，例如強(qiáng)對流天氣，也就是短時間內(nèi)發(fā)生的冰雹、強(qiáng)降雨、強(qiáng)雷電、大風(fēng)、龍卷等，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率就非常低。

除此之外，不同國家“國情”不同，所關(guān)注的“天氣”側(cè)重點(diǎn)也有很大差異。據(jù)中國工程院院士李澤椿介紹，美國要預(yù)報(bào)的天氣主要是龍卷風(fēng)，其次是大西洋颶風(fēng)。而我國因?yàn)閺?fù)雜多樣的地理環(huán)境，有著美國許多沒有的天氣系統(tǒng)，也正是這些復(fù)雜的天氣系統(tǒng)，使我國的天氣預(yù)報(bào)難度更大。因此，單純對比不同國家天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率并沒有多大意義。

未來天氣預(yù)報(bào)有多準(zhǔn)

由于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式分辨率的提高以及氣象衛(wèi)星遙感資料的大量應(yīng)用，人們對常規(guī)天氣預(yù)報(bào)基本實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)預(yù)測。僅僅在二十年前，通過天氣預(yù)報(bào)，人們或許只能知道未來幾天大概區(qū)域的大概天氣狀況，而今天，天氣預(yù)報(bào)時效越來越長，一個星期、十天，甚至可以達(dá)到月報(bào)甚至季報(bào)的標(biāo)準(zhǔn)。通過各種移動客戶端，人們可以即時獲取所在區(qū)域的天氣狀況。而對于一些極端天氣的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，則為人們的生命財(cái)產(chǎn)安全筑起防護(hù)網(wǎng)。

盡管如此，氣象專家認(rèn)為，基于現(xiàn)在科技水平以及對整個氣候系統(tǒng)的了解程度，氣預(yù)報(bào)不可能完全準(zhǔn)確，天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率實(shí)際上是一個相對的概念。“哪怕一萬年后，天氣預(yù)報(bào)也不一定能報(bào)準(zhǔn)?！碧鞖忸A(yù)報(bào)主持人宋英杰在接受媒體采訪時，曾表達(dá)這樣的看法。

即便如此，在相對基礎(chǔ)以及局限性范圍之內(nèi)，天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的提升依然意義非凡。以我國災(zāi)害天氣預(yù)報(bào)為例，迫切需要天氣預(yù)報(bào)預(yù)測更及時、更準(zhǔn)確。據(jù)全國政協(xié)委員宇如聰介紹，本世紀(jì)全球部分地區(qū)的高溫和暴雨事件趨多，干旱程度加劇，威脅各國糧食、水資源和能源安全。我國是世界上遭受極端天氣、氣候?yàn)?zāi)害影響最嚴(yán)重的國家之一。近年來發(fā)生在我國的超強(qiáng)臺風(fēng)、特大暴雨、暴雪、干旱、高溫?zé)崂恕⒌蜏赜暄┍鶅龅葹?zāi)害性天氣強(qiáng)度頻頻突破或接近歷史極值，需要依法進(jìn)行氣象災(zāi)害防御，這都對天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率提出了高要求。

要有效提升天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，科技和人兩個方面因素都不可或缺。從世界范圍來看，在提升天氣預(yù)報(bào)能力、時效和精度及公眾服務(wù)性上仍大有可為。

比如：高端技術(shù)方面，衛(wèi)星儀器技術(shù)將越來越向高光譜輻射計(jì)的光譜通道方面發(fā)展。它將攜帶數(shù)以萬計(jì)的光譜通道來探測大氣熱力狀態(tài)和成分，并配以主動儀器（如高分辨率雷達(dá)和激光器）用以探測地面特性、氣溶膠、風(fēng)、水汽、云和降水。兩類儀器每天產(chǎn)生大量的下行數(shù)據(jù)，在幾小時內(nèi)完成下行鏈路、預(yù)處理、數(shù)據(jù)分發(fā)，以及向預(yù)報(bào)系統(tǒng)注入數(shù)據(jù)。

而在通用技術(shù)方面，使用手機(jī)等日常用品來搜集氣象數(shù)據(jù)也成為一種新趨勢，這在特定區(qū)域進(jìn)行高密度觀測方面很有潛力。