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科学看待天气预报准确率
发布日期:
2016-07-24
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        现代天气预报作为一门年轻的科学,在近百年来取得了长足的进步,获得了人们的广泛信赖。然而,作为预测科学,天气预报受制于科学认识和技术手段等因素,不可能做到100%准确,预报的准确率也与公众日益增长的需求存在一定距离。

  虽然预报不可能完全准确,但天气预报员秉承“一年四季不放松,每个过程不放过”的理念,尽力做好每一次天气预报,不断努力触碰可预报性的“天花板”。

  一只在南美洲亚马逊河流域热带雨林中的蝴蝶,偶尔扇动几下翅膀,可以在两周以后引起美国得克萨斯州的一场龙卷风。这是大家所熟知的“蝴蝶效应”,是关于混沌学的一个比喻,最初由美国气象学家爱德华·罗伦兹提出。已故的中国科学院院士叶笃正曾指出,大气运动本身是复杂多变的,混沌现象就是当人们从大气运动的初始状态出发计算未来大气状况时,初始状态微小差异会使后来的演变结果大相径庭。

  “天气气候预测不确定性的最基本原因是系统的混沌行为。混沌意味着,差异极小的两个初始场可以发展成大相径庭的状态。天气预测中初始状态来自观测,总是会有某些误差,哪怕是很小的误差。”中国科学院大气物理研究所研究员周家斌持相同意见。

  中国工程院院士李泽椿认为,探讨预报准确率可以围绕数值预报展开。因为天气预报的核心工具就是数值天气预报。如今的天气预报技术已由单一的天气图经验预报转变为以数值预报产品为基础、多种观测资料综合应用的现代技术。

  数值天气预报是以气象观测资料为初值条件,通过巨型计算机进行数值计算,再用流体力学和热力学的方程组进行求解,进而预测未来一定时段的大气运动状态。然而,目前任何一套模型都不能真实地模拟大气演变,只是近似,必然存在误差。“我们对大气运动中的规律尚未全然知晓,设计的任何方程只能求近似值。初始的观测数据除了不完全准确外,还有不完整的问题,例如青藏高原的观测资料很少。”李泽椿打了这样的比方:将数值预报计算网格缩小一半,即对更小尺度进行运算,计算量将增加约16倍。但在运算中,一些信息依然难以充分表达。大气运动的物理过程细节不能很好表现,必须依靠预报员再次订正。所以说数值预报并不是万能的。

  即便是经过预报员订正,天气预报仍然不够完美:首先,天气预报的“原材料”不完美,即观测系统的不完整;其次,制作预报结论的“加工厂”不完美,因为数值预报中对难以认知、无法描述的天气变化存在空白;至于预报员的人工分析,也是不完美的。这些“无数扇动的蝴蝶翅膀”,使得天气预报开始是失之毫厘,后面就是差之千里了。当内在和外在的随机性同时影响着预报的精度时,当然预报的难度就增大了很多。

  至于天气预报的准确率,实在是个难以说清楚的概念。“我认为不能简单回答预报准确率是多少。譬如对台风的预报,目前我们对台风路径的预报准确率较高,但是对于台风的影响范围、风雨强度等,我们的预报并不清晰,这也是为什么讲预报准确率是很难判定的原因。”李泽椿提出自己的观点,“我们做预报追求的是三个方面,一是准确,二是及时,三是应用好预报。我国在提供专业气象服务、做好重大天气过程和重大活动气象保障服务等方面有着自己的特色,下了很多功夫,这是国外所不及的。我们所有预报都是着眼于满足群众的需要,满足经济发展的需要,这非常重要。”

  准确和及时自然是对天气预报最直观的判定标准,而应用好预报则体现着“在充分了解预报存在局限性的前提下,科学看待预报结论,并做出最能够趋利避害的选择”。在这方面,世界各国都面临着同样的挑战。

  2015年1月,一场被预报为“史上最强暴风雪”的天气过程在美国东北部持续两天后就停歇了。这场暴风雪下得平淡无奇,与7000多个航班取消、7个州宣布进入紧急状态、纽约等城市封城的大动作形成了鲜明反差。闹出这么大的“乌龙”后,美国一位知名气象专家因为内疚,还在自己的社交网站上“向政策决定者和公众致以最深切的歉意”。而纽约市市长比尔·德布拉西奥等官员则纷纷为“反应过度”辩护:“为了公众安全,我们做了最好的准备。”因为此次暴风雪中交通事故数量和死亡人数均少于此前类似事件,而且城市也更快地恢复正常,美国国家气象局局长路易斯·乌切利尼也认为“做好最坏打算是正确的决定”。

  另外,每个人对于预报准确率的认识也不一样。所谓“东边日出西边雨”,即便仅隔一条道路,天气情况也可能各不相同。这种情况下,预报员不论预报下雨还是不下雨,总会使“道路对面”的公众“很受伤”。也有人认为预报的不准确和人们的心理预期值过高以及选择性记忆有关。就像被问及什么时候最容易下雨时,大家的答案往往是“刚洗完车的时候”“没带雨伞的时候”之类的调侃。当然,对气象预报术语的认识不同也是造成误会的原因之一。譬如暴雨的定义,气象学的规定是24小时降雨量为50毫米或以上的强降雨,而公众往往认为是“下得猛烈”的雨,这就造成了理解的偏差。

  其实,从理论上来说,但凡预测的事情,没有百分之百的准确,这是客观规律。大气神秘难测,人们对其运动机理的认识有限;数值预报还很年轻;观测网络还做不到“疏而不漏”;预报员水平有差异……这些都会造成天气预报不准确。对未来的天气气候预测体系,叶笃正认为,一方面必须加强对天气和气候系统本身的研究,使得预测所赖以进行的理论基础更加完善;另一方面则需要气象台和用户进行协作,对各种可能出现的天气气候变化的风险及其应对措施进行评估,针对不同用户做出不同的预测报告。

 
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