把握现在,预测未来

China Today - - 目录 Contents - 马迪文|

今年夏天不平静。高温、暴雨、台风……各种极端天气像闹着玩似的,即使同一个城市也常常出现你在“城里看海”,我在“艳阳高照”的情况,真的很迷……碰上这种情况,即使你打开手机精确定位,也会怀疑自己看到了假的天气预报。于是我们不禁要问,都 2018 年了,怎么天气预报还是不准?

作为一门预测科学,天气预报本身没有那么神。基于现代科学理论的天气预报仅有一百多年的历史,我们熟悉的数值预报也只是几十年前才出现。在这之前人们是如何预测天气的呢?

中国关于天气预测最早的记录大约出现在距今 360 0 年前的夏商时期。当时的人们预测天气主要有两种方法:观天象和占卜。没有技术,当然就只能靠观察累积经验、总结规律。虽然人们对天气现象的认识不断深入,但是天气预报在中国始终没有成为一门系统性的实证科学。

从 18世纪开始,国外对现代科学的认知飞速发展,天文学、流体力学、气象动力学等学科相继出现。1855 年,当时的巴黎天文台台长勒弗里埃在各方赞助下,将各地的观测资料集中起来,分析绘制天气图,推断出了未来风暴的运行路径,开启了现代天气预报的大门。

对气象学的研究越深入,人们越发现它所涉及的知识面可以说是“上知天文,下知地理”—气象系统是一个开放的系统,会受到来自各个方面的影响,任何一点变数,都会影响到气象变化。“亚马逊雨林的一只蝴蝶扇动翅膀,可能会引起德克萨斯州的一场龙卷风。”著名的“蝴蝶效应”描述的就是天气的敏感性。

大气圈、水圈、岩石圈、生物圈、冰冻圈……随着计算机技术的发展、观测手段的进步,尤其是 20 世纪 60年代发射气象卫星以来,卫星的探测资料弥补了海洋、沙漠、极地和高原等地区气象资料不足的缺陷,这才使天气预报的水平显著提高。2015 年,一项发表在《自然》杂志的研究发现,自1981 年以来,气象学家对 3-10 天内大气压的预测,在以每10 年精确1天的速率提升。

但迄今为止,百分之百准确的天气预报仍然是不存在的。为什么用了最快的计算机、最强的卫星,还是做不好一份天气预报呢?

准确的天气预报首先需要准确的观测信息,因为只有知道了当下的温度,才能根据模型算出未来。理想状态下,观测站应该均匀分布,最好顺着经线和纬线的方向每隔1km 就有一个,而且只在地球表面还远远不够,毕竟大气层并不是只有一个平面,不同的高度也都需要设立“观测站”。如今全球范围内建设了许许多多的观测站,数量还在不断增加,也有越来越多的气象遥感卫星升空,帮助我们检测这些数据,但依然无法满足气象研究和预报的需求。

所有上述的观测数据都会被输入到千万亿级运算的超级计算机中,在预测模型中进行计算,得出的结果称为数值预报产品。目前常用的数值预报产品有欧洲中心、华东区域中心(国产)、T639(国产)、GFS、日本模式、NCEP 等,所有的模式都会预测明天、后天、大后天是什么天气、温度是多少、风力是多大。然而麻烦的事实就是:每家模式的预报结果并不总是相同,甚至经常会出现大相径庭的状况,而且没有一家模式能够一直保持准确……

这个时候就轮到我们的天气预报员登场了。事实上,我们每天收到的天气预报都是“数据+人工”的结果。天气预报员会运用所学到的各种气象学理论知识和积累的经验,对天气图和各种数值预报产品进行综合分析。由于个人理解的不同,即使看着同样的天气图,每个气象员也可能得出不同的结果,所以经常需要会商—就像医生会诊一样,所有天气预报员充分发表自己的意见,相互讨论,最终形成结论向社会公布。

天气预报不可能100% 准确,预报员不是万能的,但预报员永远都是在付出100% 努力。在寥寥数字的天气预报背后,是大量综合学科的知识积累,是一个国家最强的计算能力和空间探测能力。甚至有人说,气象学的发展代表了一个国家的国力。

经过 40多年发展,在气象卫星领域,中国的风云系列气象卫星已经和美国(日本)气象卫星与欧洲气象卫星形成了三足鼎立的局面,正在为全球 80多个国家和地区、国内 2500多家用户提供卫星资料和产品。中国面对气象灾害时的一整套防灾减灾体系,已经达到国际一流水平,同等灾害发生的情况下,人员的伤亡程度和经济损失都在逐渐下降。

天气预报说到底,无外乎“把握现在,预测未来”这八个字,希望这八个字也能给你带来启发。

迄今为止,百分之百准确的天气预报仍然是不存在的。

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