揭秘天氣預(yù)報工作：對手越來越“狡猾”“兇殘”

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

　　編者按:我國幅員遼闊,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、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,近年來我國取得了顯著的進(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”系列報道,期待您的關(guān)注。

　　“馬首席,這份材料您要把一下關(guān)。”“馬首席,請您過來看一下。”……

　　對中央氣象臺首席預(yù)報員馬學(xué)款的采訪,不時被打斷。這個時候,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,前兩天根本沒有時間接受采訪。”

　　兩年前,記者曾經(jīng)專訪過馬學(xué)款。如今,41歲的他,頭上白發(fā)明顯增多,臉色略顯疲憊。這個汛期不尋常,極端天氣氣候事件頻繁發(fā)生,罕見的龍卷風(fēng)、暴雨、高溫接連襲來,給天氣預(yù)報員們帶來極其嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。防汛抗洪減災(zāi)的高需求和預(yù)測預(yù)報精準(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,中央氣象臺發(fā)布暴雨藍(lán)色預(yù)警,預(yù)計福建南部、廣東東部等地有大暴雨。預(yù)報員們,開始全力迎戰(zhàn)新一輪強(qiáng)降雨。

　　“每個預(yù)報員都盡心盡力,想把天氣報得盡量準(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)入中國氣象局中央氣象臺工作。當(dāng)時,長江、嫩江、松花江流域陸續(xù)發(fā)生大洪水,形勢危急。

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

　　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程的預(yù)報,參與了北京奧運(yùn)會等重大活動的氣象保障,由一個初出茅廬的大學(xué)生,成長為中央氣象臺首席預(yù)報員、“全國技術(shù)能手”、“全國五一勞動獎?wù)隆鲍@得者。與此同時,隨著全球氣候持續(xù)變暖,極端天氣氣候事件頻繁襲來,馬學(xué)款和他的同事們,面對的對手越來越“狡猾”甚至“兇殘”。

　　和1998年汛情相似,今年汛期我國受到超強(qiáng)厄爾尼諾的影響,天氣氣候異常復(fù)雜、頻走極端,防汛抗洪形勢嚴(yán)峻。中國氣象局局長鄭國光表示,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)見性更加明顯,監(jiān)測預(yù)報難度明顯加大。

　　科學(xué)精準(zhǔn)做好氣象監(jiān)測預(yù)報預(yù)警,是防汛抗洪搶險救災(zāi)的第一道防線。

　　今年汛期,我國南北多地遭遇了暴雨天氣。對暴雨的預(yù)報,是天氣預(yù)報中的一個難題,很容易出現(xiàn)漏報(出了沒報)或空報(報了沒出)。大氣系統(tǒng)里的降水是不均勻的。降水過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,會有被淋濕的地方,也會有沒被淋到的地方,實(shí)際的落區(qū)也可能會與預(yù)計的落區(qū)有所差異。預(yù)報員做出預(yù)報時,要為暴雨落區(qū)畫出明確范圍,這個“圈”畫在哪兒,關(guān)系重大。

　　“每個預(yù)報員都盡心盡力,想把天氣報得盡量準(zhǔn)一些。”馬學(xué)款說。

　　7月18日—21日,華北、黃淮等地遭遇強(qiáng)降雨,中央氣象臺連續(xù)發(fā)布暴雨橙色預(yù)警,中國氣象局啟動了三級應(yīng)急響應(yīng)。作為中央氣象臺首席預(yù)報員,需要統(tǒng)籌預(yù)報全國天氣形勢,把關(guān)重要天氣預(yù)報、預(yù)警信息公報,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)鐘的全國天氣視頻會商。隨后繼續(xù)密切監(jiān)測天氣變化,有時還要和相關(guān)省份舉行多輪次的加密專題會商。

　　從18日到21日,馬學(xué)款一直住在值班宿舍里,甚至沒回過家換身衣服。“省去往返的奔波,可以多些休息時間,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。”

　　高性能計算機(jī)取代不了預(yù)報員,計算結(jié)果需要預(yù)報員“訂正”

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

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

　　暴雨預(yù)報中,相關(guān)區(qū)域的氣象站點(diǎn)會有3種情況:一是預(yù)報并出現(xiàn)了暴雨的氣象站點(diǎn),二是空報的站點(diǎn),三是漏報的站點(diǎn)。用第一種情況的站點(diǎn)數(shù),除以三種情況的總計站點(diǎn)數(shù),就是暴雨的“TS評分”,這是衡量暴雨預(yù)報是否準(zhǔn)確的一個標(biāo)準(zhǔn)。

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

　　一般3天之內(nèi)的短期預(yù)報比較準(zhǔn)確,時效越長,預(yù)報難度越大

　　為什么天氣預(yù)報有時會“不準(zhǔn)”,出現(xiàn)“天有不測風(fēng)云”的情況?在馬學(xué)款看來,主要有以下幾個原因:

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

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

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

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

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

　　和比較準(zhǔn)確的預(yù)報相比,馬學(xué)款更關(guān)注出現(xiàn)偏差的預(yù)報,并時常總結(jié)分析為什么會出現(xiàn)這樣的偏差。他表示,中期時段(3—10天)的預(yù)報對決策部門很重要,相關(guān)部門可以根據(jù)預(yù)報,提前部署和防控,但目前中期時段的預(yù)報還常有偏差。比如,7月19日—20日華北、黃淮的這次暴雨,中期時段的主要降雨落區(qū)報在江漢、江淮,明顯偏南。中央氣象臺7月17日及時把預(yù)報誤差訂正過來后,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,“這次短期時效強(qiáng)降雨的總體預(yù)報效果非常好,但對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。因此對于中期預(yù)報的偏差以及局地極端降雨的預(yù)報問題,需要我們認(rèn)真分析和研究。”

　　“一般來說,天氣預(yù)報在3天之內(nèi)的短期時效內(nèi)比較準(zhǔn)確。時效越長,難度越大,準(zhǔn)確率逐漸降低,有時甚至可能完全報錯了。”馬學(xué)款說。

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

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

　　隨著經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展、人們的需求日益提升,預(yù)報員們工作任務(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)報員的身體狀況欠佳,精神壓力較大。中央氣象臺曾專門請來心理專家開講座,幫助預(yù)報員們“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),中央氣象臺和北京市氣象臺的預(yù)報員們進(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……“剛開始做預(yù)報時,心里有些沒底,如果報了晚上有雨,有時半夜會起來拉開窗簾看看。現(xiàn)在好一點(diǎn)了,還是忍不住想看看。”他說,“除了專業(yè)能力,預(yù)報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)報是一個浩大的系統(tǒng)工程,持續(xù)提升預(yù)報準(zhǔn)確率和精細(xì)化水平,任重道遠(yuǎn)。“氣象部門肯定會盡百分之百的努力來提高預(yù)報準(zhǔn)確率,但天氣預(yù)報卻永遠(yuǎn)不可能百分之百的準(zhǔn)確。”馬學(xué)款對記者說,公眾和決策部門應(yīng)該充分了解天氣預(yù)報尤其是長時效預(yù)報的不確定性,以便更科學(xué)地計劃未來的行動。

　　“概率預(yù)報”是一種可以表達(dá)預(yù)報不確定性的方法,在很多國家應(yīng)用比較廣泛。比如對降水的預(yù)報,我國天氣預(yù)報一般預(yù)報有雨或沒雨,而概率預(yù)報則給出可能出現(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,很多人還不習(xí)慣接受含有不確定信息的天氣預(yù)報。“如何把預(yù)報的不確定性通俗易懂地體現(xiàn)在預(yù)報產(chǎn)品里,是一個非常值得研究、探討的問題。”

　　馬學(xué)款表示,天氣預(yù)報時效越長,準(zhǔn)確率越低,預(yù)報是滾動更新的,現(xiàn)在有些人還沒有意識到這一點(diǎn),只注意到前期的預(yù)報,往往忽略氣象臺在后期發(fā)布的滾動預(yù)報。“希望大家提高風(fēng)險防范意識,養(yǎng)成關(guān)注最新的短時臨近預(yù)報預(yù)警的習(xí)慣,收到預(yù)報預(yù)警信息時,及時采取規(guī)避措施。”