揭秘天氣預(yù)報(bào)工作：對(duì)手越來(lái)越“狡猾”“兇殘”

　　中央氣象臺(tái)首席預(yù)報(bào)員馬學(xué)款(右一)在和同事們一起討論天氣發(fā)展趨勢(shì)。

　　編者按:我國(guó)幅員遼闊,自然條件復(fù)雜,是世界上受自然災(zāi)害影響最嚴(yán)重的國(guó)家之一,而自然災(zāi)害中約七成是氣象災(zāi)害。受超強(qiáng)厄爾尼諾事件等因素的影響,今年我國(guó)天氣氣候異常復(fù)雜,汛期強(qiáng)降雨、龍卷風(fēng)、高溫?zé)崂说葰庀鬄?zāi)害頻發(fā)。

　　在天氣預(yù)報(bào)、預(yù)警信息發(fā)布等氣象防災(zāi)減災(zāi)關(guān)鍵環(huán)節(jié)上,近年來(lái)我國(guó)取得了顯著的進(jìn)步,但仍然存在短板及薄弱之處。生態(tài)周刊從本期起推出“氣象防災(zāi)減災(zāi)觀察”系列報(bào)道,期待您的關(guān)注。

　　“馬首席,這份材料您要把一下關(guān)�！薄榜R首席,請(qǐng)您過(guò)來(lái)看一下。”……

　　對(duì)中央氣象臺(tái)首席預(yù)報(bào)員馬學(xué)款的采訪,不時(shí)被打斷。這個(gè)時(shí)候,7月18日—21日華北、黃淮地區(qū)的那一輪暴雨剛剛結(jié)束。“現(xiàn)在好多了,前兩天根本沒(méi)有時(shí)間接受采訪�！�

　　兩年前,記者曾經(jīng)專訪過(guò)馬學(xué)款。如今,41歲的他,頭上白發(fā)明顯增多,臉色略顯疲憊。這個(gè)汛期不尋常,極端天氣氣候事件頻繁發(fā)生,罕見(jiàn)的龍卷風(fēng)、暴雨、高溫接連襲來(lái),給天氣預(yù)報(bào)員們帶來(lái)極其嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。防汛抗洪減災(zāi)的高需求和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)精準(zhǔn)度之間的差距,使得馬學(xué)款和他的同事們“壓力山大”。

　　8月11日,中央氣象臺(tái)發(fā)布暴雨藍(lán)色預(yù)警,預(yù)計(jì)福建南部、廣東東部等地有大暴雨。預(yù)報(bào)員們,開(kāi)始全力迎戰(zhàn)新一輪強(qiáng)降雨。

　　“每個(gè)預(yù)報(bào)員都盡心盡力,想把天氣報(bào)得盡量準(zhǔn)一些”

　　1998年7月,馬學(xué)款從南京大學(xué)大氣科學(xué)系畢業(yè),進(jìn)入中國(guó)氣象局中央氣象臺(tái)工作。當(dāng)時(shí),長(zhǎng)江、嫩江、松花江流域陸續(xù)發(fā)生大洪水,形勢(shì)危急。

　　“一畢業(yè),極端天氣就給自己上了一課,使我認(rèn)識(shí)到天氣預(yù)報(bào)確實(shí)非常重要。它不只是我曾經(jīng)以為的預(yù)報(bào)刮風(fēng)下雨,而且是人命關(guān)天的大事!”馬學(xué)款說(shuō)。

　　這以后的18年間,馬學(xué)款經(jīng)歷了2008年南方雨雪冰凍等多次重大天氣過(guò)程的預(yù)報(bào),參與了北京奧運(yùn)會(huì)等重大活動(dòng)的氣象保障,由一個(gè)初出茅廬的大學(xué)生,成長(zhǎng)為中央氣象臺(tái)首席預(yù)報(bào)員、“全國(guó)技術(shù)能手”、“全國(guó)五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆鲍@得者。與此同時(shí),隨著全球氣候持續(xù)變暖,極端天氣氣候事件頻繁襲來(lái),馬學(xué)款和他的同事們,面對(duì)的對(duì)手越來(lái)越“狡猾”甚至“兇殘”。

　　和1998年汛情相似,今年汛期我國(guó)受到超強(qiáng)厄爾尼諾的影響,天氣氣候異常復(fù)雜、頻走極端,防汛抗洪形勢(shì)嚴(yán)峻。中國(guó)氣象局局長(zhǎng)鄭國(guó)光表示,今年氣象災(zāi)害的多樣性、突發(fā)性、極端性突出,多變性、關(guān)聯(lián)性和難以預(yù)見(jiàn)性更加明顯,監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)難度明顯加大。

　　科學(xué)精準(zhǔn)做好氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警,是防汛抗洪搶險(xiǎn)救災(zāi)的第一道防線。

　　今年汛期,我國(guó)南北多地遭遇了暴雨天氣。對(duì)暴雨的預(yù)報(bào),是天氣預(yù)報(bào)中的一個(gè)難題,很容易出現(xiàn)漏報(bào)(出了沒(méi)報(bào))或空?qǐng)?bào)(報(bào)了沒(méi)出)。大氣系統(tǒng)里的降水是不均勻的。降水過(guò)程好比一盆往外潑的水,通常潑出去的水是不均勻地落到地面上的,會(huì)有被淋濕的地方,也會(huì)有沒(méi)被淋到的地方,實(shí)際的落區(qū)也可能會(huì)與預(yù)計(jì)的落區(qū)有所差異。預(yù)報(bào)員做出預(yù)報(bào)時(shí),要為暴雨落區(qū)畫(huà)出明確范圍,這個(gè)“圈”畫(huà)在哪兒,關(guān)系重大。

　　“每個(gè)預(yù)報(bào)員都盡心盡力,想把天氣報(bào)得盡量準(zhǔn)一些�！瘪R學(xué)款說(shuō)。

　　7月18日—21日,華北、黃淮等地遭遇強(qiáng)降雨,中央氣象臺(tái)連續(xù)發(fā)布暴雨橙色預(yù)警,中國(guó)氣象局啟動(dòng)了三級(jí)應(yīng)急響應(yīng)。作為中央氣象臺(tái)首席預(yù)報(bào)員,需要統(tǒng)籌預(yù)報(bào)全國(guó)天氣形勢(shì),把關(guān)重要天氣預(yù)報(bào)、預(yù)警信息公報(bào),并提供政府決策材料。

　　那幾天,馬學(xué)款守班守到晚上10點(diǎn)鐘,第二天早上4點(diǎn)半到會(huì)商室,5點(diǎn)之前發(fā)預(yù)警,然后準(zhǔn)備每天早上8點(diǎn)鐘的全國(guó)天氣視頻會(huì)商。隨后繼續(xù)密切監(jiān)測(cè)天氣變化,有時(shí)還要和相關(guān)省份舉行多輪次的加密專題會(huì)商。

　　從18日到21日,馬學(xué)款一直住在值班宿舍里,甚至沒(méi)回過(guò)家換身衣服。“省去往返的奔波,可以多些休息時(shí)間,也怕暴雨阻礙交通,誤了工作。住在值班宿舍還可以隨叫隨到。”

　　高性能計(jì)算機(jī)取代不了預(yù)報(bào)員,計(jì)算結(jié)果需要預(yù)報(bào)員“訂正”

　　現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)是以計(jì)算機(jī)數(shù)值預(yù)報(bào)模式為基礎(chǔ)的。數(shù)值預(yù)報(bào)出現(xiàn)之前,預(yù)報(bào)天氣靠人主觀推斷。數(shù)值預(yù)報(bào)誕生后,成為預(yù)報(bào)員們的得力幫手。如今,預(yù)報(bào)員打開(kāi)電腦,就能看到歐洲、美國(guó)、日本以及我國(guó)自己的大量數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品,這些巨型計(jì)算機(jī)運(yùn)算出來(lái)的結(jié)果,顯示了對(duì)某個(gè)地區(qū)未來(lái)陰晴雨雪、溫度濕度等天氣變化情況的預(yù)估。

　　“但預(yù)報(bào)員不能將這些內(nèi)容直接作為預(yù)報(bào)結(jié)論,而是要在數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,綜合其他各種觀測(cè)資料和診斷分析,再根據(jù)預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行‘訂正’,比如調(diào)整強(qiáng)降水的量級(jí)、落區(qū)等,做出最終的預(yù)報(bào)產(chǎn)品�！瘪R學(xué)款說(shuō),預(yù)報(bào)員訂正過(guò)的預(yù)報(bào),效果比數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品好。

　　暴雨預(yù)報(bào)中,相關(guān)區(qū)域的氣象站點(diǎn)會(huì)有3種情況:一是預(yù)報(bào)并出現(xiàn)了暴雨的氣象站點(diǎn),二是空?qǐng)?bào)的站點(diǎn),三是漏報(bào)的站點(diǎn)。用第一種情況的站點(diǎn)數(shù),除以三種情況的總計(jì)站點(diǎn)數(shù),就是暴雨的“TS評(píng)分”,這是衡量暴雨預(yù)報(bào)是否準(zhǔn)確的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　馬學(xué)款介紹,在7月1日—4日長(zhǎng)江中下游強(qiáng)降雨過(guò)程中,中央氣象臺(tái)24小時(shí)暴雨預(yù)報(bào)的TS評(píng)分最高達(dá)到0.48,100毫米以上大暴雨的TS評(píng)分達(dá)到0.33,而公認(rèn)為最先進(jìn)的歐洲數(shù)值預(yù)報(bào)中心的同時(shí)次預(yù)報(bào),大暴雨TS評(píng)分只有0.03。也就是說(shuō),如果預(yù)報(bào)員不加以“訂正”,完全依靠數(shù)值模式,給強(qiáng)降水落區(qū)畫(huà)的那個(gè)“圈”偏差會(huì)很大,大暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率將只有可憐的3%。

　　一般3天之內(nèi)的短期預(yù)報(bào)比較準(zhǔn)確,時(shí)效越長(zhǎng),預(yù)報(bào)難度越大

　　為什么天氣預(yù)報(bào)有時(shí)會(huì)“不準(zhǔn)”,出現(xiàn)“天有不測(cè)風(fēng)云”的情況?在馬學(xué)款看來(lái),主要有以下幾個(gè)原因:

　　——大氣是一直在流動(dòng)、無(wú)時(shí)無(wú)刻不在變化的,大氣運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜,除了大氣、海洋、陸面相互作用以外,還受到錯(cuò)綜復(fù)雜的地形地貌、城市熱島效應(yīng)、人類活動(dòng)等一系列自然的、非自然的甚至是隨機(jī)因素的影響和干擾。對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在規(guī)律,人類還遠(yuǎn)沒(méi)有完全搞清楚;

　　——準(zhǔn)確掌握現(xiàn)在的天氣狀況,才能更好地預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展。但目前觀測(cè)網(wǎng)的空間、時(shí)間分辨率不夠高,觀測(cè)數(shù)據(jù)滿足不了精細(xì)化預(yù)報(bào)的需求。例如,我國(guó)的探空站間距約為200—300公里,很容易漏掉一些中小尺度天氣系統(tǒng),觀測(cè)網(wǎng)存在“大網(wǎng)撈不著小魚(yú)”的尷尬。把本來(lái)存在的天氣系統(tǒng)漏掉了,預(yù)報(bào)就可能失之毫厘謬以千里。

　　——計(jì)算機(jī)數(shù)值預(yù)報(bào)模式采用非線性的大氣運(yùn)行方程模擬并計(jì)算大氣變化,為了快速求解,做了很多簡(jiǎn)化和近似。作為初值的資料本身可能就帶有一定誤差。這些因素會(huì)使數(shù)值模式在積分、計(jì)算過(guò)程中,將誤差不斷放大;

　　——預(yù)報(bào)員對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)的結(jié)果進(jìn)行“訂正”,進(jìn)行“產(chǎn)品檢測(cè)包裝”,但預(yù)報(bào)員的人工分析不能做到完全客觀,有時(shí)不同預(yù)報(bào)員得出的結(jié)論不一致。

　　“每個(gè)人都希望做得準(zhǔn),但每一次都不可能完全報(bào)準(zhǔn)。”馬學(xué)款說(shuō),對(duì)7月初那次南方暴雨過(guò)程,中央氣象臺(tái)24小時(shí)暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率接近50%,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了準(zhǔn)確率20%左右的平均水平,但即便在這次比較成功的預(yù)報(bào)中,仍然還有一半的區(qū)域沒(méi)有報(bào)準(zhǔn)。

　　和比較準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)相比,馬學(xué)款更關(guān)注出現(xiàn)偏差的預(yù)報(bào),并時(shí)�？偨Y(jié)分析為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的偏差。他表示,中期時(shí)段(3—10天)的預(yù)報(bào)對(duì)決策部門很重要,相關(guān)部門可以根據(jù)預(yù)報(bào),提前部署和防控,但目前中期時(shí)段的預(yù)報(bào)還常有偏差。比如,7月19日—20日華北、黃淮的這次暴雨,中期時(shí)段的主要降雨落區(qū)報(bào)在江漢、江淮,明顯偏南。中央氣象臺(tái)7月17日及時(shí)把預(yù)報(bào)誤差訂正過(guò)來(lái)后,從18日到20日,連續(xù)發(fā)布了暴雨藍(lán)色和橙色預(yù)警。

　　馬學(xué)款表示,“這次短期時(shí)效強(qiáng)降雨的總體預(yù)報(bào)效果非常好,但對(duì)于河北南部沿太行山一帶的極端強(qiáng)降雨,雖然我們已經(jīng)預(yù)估受地形影響會(huì)比其它地方強(qiáng),實(shí)際降雨強(qiáng)度還是超出了我們的預(yù)期。因此對(duì)于中期預(yù)報(bào)的偏差以及局地極端降雨的預(yù)報(bào)問(wèn)題,需要我們認(rèn)真分析和研究。”

　　“一般來(lái)說(shuō),天氣預(yù)報(bào)在3天之內(nèi)的短期時(shí)效內(nèi)比較準(zhǔn)確。時(shí)效越長(zhǎng),難度越大,準(zhǔn)確率逐漸降低,有時(shí)甚至可能完全報(bào)錯(cuò)了。”馬學(xué)款說(shuō)。

　　“作為一名預(yù)報(bào)員,有成就感,也有挫折感�！瘪R學(xué)款認(rèn)為,有人把每天的預(yù)報(bào)比作高考,實(shí)際上預(yù)報(bào)比高考還難,高考可能得100分,但預(yù)報(bào)不可能得100分,高考考生最多考3天,但預(yù)報(bào)員每天都像在高考。

　　“概率預(yù)報(bào)”可以讓大家了解天氣預(yù)報(bào)的不確定性,但很多人還不習(xí)慣接受

　　隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展、人們的需求日益提升,預(yù)報(bào)員們工作任務(wù)越發(fā)沉重,再加上經(jīng)年累月上夜班、作息不規(guī)律,導(dǎo)致很多預(yù)報(bào)員的身體狀況欠佳,精神壓力較大。中央氣象臺(tái)曾專門請(qǐng)來(lái)心理專家開(kāi)講座,幫助預(yù)報(bào)員們“減壓”,保持心理健康。

　　7月20日晚上,北京的雨下得緊。晚上10點(diǎn),中央氣象臺(tái)和北京市氣象臺(tái)的預(yù)報(bào)員們進(jìn)行了專題討論。雨一直下,住在值班宿舍里的馬學(xué)款,不時(shí)掀起窗簾看看,又困又累,卻輾轉(zhuǎn)反側(cè),幾乎一夜未眠……“剛開(kāi)始做預(yù)報(bào)時(shí),心里有些沒(méi)底,如果報(bào)了晚上有雨,有時(shí)半夜會(huì)起來(lái)拉開(kāi)窗簾看看�，F(xiàn)在好一點(diǎn)了,還是忍不住想看看�！彼�說(shuō),“除了專業(yè)能力,預(yù)報(bào)員需要具備的基本素質(zhì)就是:很強(qiáng)的抗壓能力和很好的身體素質(zhì)�！�

　　天氣預(yù)報(bào)是一個(gè)浩大的系統(tǒng)工程,持續(xù)提升預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和精細(xì)化水平,任重道遠(yuǎn)�！皻庀蟛块T肯定會(huì)盡百分之百的努力來(lái)提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率,但天氣預(yù)報(bào)卻永遠(yuǎn)不可能百分之百的準(zhǔn)確�！瘪R學(xué)款對(duì)記者說(shuō),公眾和決策部門應(yīng)該充分了解天氣預(yù)報(bào)尤其是長(zhǎng)時(shí)效預(yù)報(bào)的不確定性,以便更科學(xué)地計(jì)劃未來(lái)的行動(dòng)。

　　“概率預(yù)報(bào)”是一種可以表達(dá)預(yù)報(bào)不確定性的方法,在很多國(guó)家應(yīng)用比較廣泛。比如對(duì)降水的預(yù)報(bào),我國(guó)天氣預(yù)報(bào)一般預(yù)報(bào)有雨或沒(méi)雨,而概率預(yù)報(bào)則給出可能出現(xiàn)降水的百分?jǐn)?shù),百分?jǐn)?shù)越大,出現(xiàn)降水的可能性越大。但在我國(guó),很多人還不習(xí)慣接受含有不確定信息的天氣預(yù)報(bào)。“如何把預(yù)報(bào)的不確定性通俗易懂地體現(xiàn)在預(yù)報(bào)產(chǎn)品里,是一個(gè)非常值得研究、探討的問(wèn)題�！�

　　馬學(xué)款表示,天氣預(yù)報(bào)時(shí)效越長(zhǎng),準(zhǔn)確率越低,預(yù)報(bào)是滾動(dòng)更新的,現(xiàn)在有些人還沒(méi)有意識(shí)到這一點(diǎn),只注意到前期的預(yù)報(bào),往往忽略氣象臺(tái)在后期發(fā)布的滾動(dòng)預(yù)報(bào)�！跋Ｍ�大家提高風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí),養(yǎng)成關(guān)注最新的短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警的習(xí)慣,收到預(yù)報(bào)預(yù)警信息時(shí),及時(shí)采取規(guī)避措施�！�