
制圖:許滔
天有不測風雲。進入夏季,隨著高溫、雷雨、台風等快速變化天氣增多,人們對於天氣預報的需求也在增強。不過人們大都也遭遇過預報不准的情況,比如預報多雲,卻下了暴雨,被淋成落湯雞,一些網民調侃“再也不相信天氣預報了”。
其實,天氣預報不准已是老生常談。2005年,北京預報台風“麥莎”襲來,很少遭遇台風的北京全城戒備,結果老天開了一個玩笑,麥莎拐彎而去,北京隻下了幾滴毛毛雨,“台風沒有進京証,進不了北京”的段子不脛而走。2012年“7·21”水災之后,北京接連發布暴雨橙色預警,結果同樣是虛驚一場。這樣“空報”的結果人們最多調侃幾句,而一旦漏報極端天氣,就會造成生命財產損失,危害巨大。
然而,與人們的直觀感受不同,統計數據表明,2012年,我國天氣預報的准確率高達86.5%,在許多行業的應用方面超越歐美發達國家。那麼,天氣預報是怎麼作出來的?我們怎樣看待天氣預報的准與不准?未來天氣預報會向什麼方向發展?
天氣預報 究竟如何作出
天氣預報最主要的方法是數值天氣預報,即以氣象觀測資料為初值條件,通過大型計算機作數值計算,預測未來一段時間的天氣
網上有這樣一個段子:天氣預報降水概率70%,這個結論是怎麼得出來的?氣象台有10個預報員,領導問明天下不下雨,結果7個舉手下雨,3個認為不下雨,降水概率70%。
這當然是網民的調侃。那麼真正的天氣預報是怎麼作出來的呢?
中國工程院院士李澤椿介紹說,現在天氣預報最主要的方法就是數值天氣預報。數值天氣預報以氣象觀測資料為初值條件,通過大型計算機作數值計算,再用流體力學和熱力學的方程組進行求解,進而預測未來一定時段的大氣運動狀態和天氣現象的方法。
目前,全世界已有30多個國家和地區把數值天氣預報作為制作日常天氣預報的主要方法,我國於1959年開始在計算機上進行數值天氣預報。運用數值預報,2012年,我們國家天氣預報的准確率達86.5%,可以對未來6至7天的天氣作出預報。
既然如此,為什麼還有13.5%的不准確?其實道理很簡單,天氣預報是個復雜的系統,失之毫厘,謬之千裡。計算方案裡面有很多數據是變化和不夠精確的,我們對大氣物理規律的認識也有一個逐步深化的過程。
北京大學物理學院大氣科學系教授張慶紅解釋說,負責初始數據的觀測站未能達到理想所需,這給天氣預報的准確性打了折扣。理想情況下,全球不同地理位置、不同高度層面需要數量級達到106至107的觀測站。而現實中,這個數值僅為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,這並不是一個國家的事情,因為大氣是流動的,即使國內的觀測點很密,周邊國家達不到要求,也會影響初始數據。
除了觀測站點的數據局限性,儀器觀測誤差與計算誤差也十分可觀。從加工程序來講,由於數值預報模型建立在流體力學方程組的求解之上,在求解方程組時用差分的計算方法,必然引起計算誤差。“我們隻能努力通過對物理過程的精確認識讓模式更接近真實大氣,但它不是真實大氣環境的還原,所以基於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。
不同地理環境也對預報准確度影響深刻。平均水平相同的情況下,山區、湖泊、農田、城市等的天氣狀況都會不同。如果把數值預報計算網絡縮小一半,即對更小尺度進行運算,計算量大體會增加16倍,但在運算中,一些類似於地形等的信息依然難以充分表達,大氣運動的物理過程細節不能很好反映,必須依靠預報員通過他們的分析、驗証與經驗再次訂正。“這個時候,氣象預報員不像‘科學家’反而更像個‘藝術家’。”張慶紅說。
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