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“說好的暴雨怎么下到隔壁縣了”“為什么雞蛋大的冰雹都無法預報”……隨之而來的，是公眾對氣象預報的質(zhì)疑。追求更高的天氣預報準確率，既是公眾的需求，也是氣象工作者永恒的目標。做出準確的天氣預報究竟難在哪兒？ 對大氣自身活動的隨機性難以準確把握 大氣科學界普遍認同，內(nèi)在隨機性使得人們對于未來大氣運動的描述不可能做到精雕細刻。在隨機性的多重影響下，氣象預測的結(jié)果，往往是一系列預測結(jié)果的“集合”。無論是經(jīng)驗預報還是數(shù)值預報，千百年來，人類預報天氣、預測氣候，本質(zhì)上就是在尋找這一“集合”中發(fā)生概率最大的值，即“最佳結(jié)果”。 然而，任何一種預測結(jié)果都存在風險，“發(fā)生概率最大”并不意味著“一定發(fā)生”。而人們對大氣運動“小概率事件”的不同理解，可能導致預報結(jié)論出現(xiàn)較明顯的差異?！按髿膺\動中包含著各種尺度的運動，各種運動間也存在相互作用。應當說，人們對大氣的認識是不斷加深的，也是永無止境的。”北京市氣象臺首席預報員孫繼松感慨道。 “舉例來說，大氣環(huán)流變化往往影響雨帶位置。但當環(huán)流系統(tǒng)可預報性較低或不同系統(tǒng)間存在相互作用時，微小的差異就會使雨帶位置預報的準確率受到影響?！敝醒霘庀笈_高級工程師代刊說。 如今，天氣預報技術(shù)已由單一的天氣經(jīng)驗預報轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)值預報產(chǎn)品為基礎、多種觀測資料綜合應用的現(xiàn)代技術(shù)。數(shù)值預報的出現(xiàn)，某種意義上就是人類“對抗”大氣運動隨機性的“武器”。數(shù)值預報雖然得出的也是一個“概率”，但由于其考慮各種影響因素更全面，數(shù)據(jù)運算更客觀，避免了主觀干擾，因而對各種“可能性”的指向更為明晰，其應用與發(fā)展也帶動了天氣預報準確率的提升。 復雜地形地貌導致天氣演變過程的不確定性 除去大氣運動自身的隨機性，地形地貌等干擾因素也導致了天氣現(xiàn)象演變過程的不確定性。正所謂“一山有四季，十里不同天”。 譬如，我國橫斷山脈的東西部氣候差異就非常典型。西部受西南季風影響多產(chǎn)生地形雨，山脈西側(cè)緬甸密支那平原上年降雨量1600毫米左右，但山脈東側(cè)金沙江河谷中的奔子欄年降雨量卻僅有245毫米，相當于沙漠地區(qū)的降雨量。 又如，洞庭湖因為擁有廣闊水域作為大氣活動的下墊面，其上空及周邊異常天氣活動頻繁，有時明明受副熱帶高壓下沉氣流控制，湖面上卻會出現(xiàn)極為強烈的對流活動。 再如，每到冬天，新疆烏魯木齊的上空總會被濃霧籠罩，當?shù)囟境霈F(xiàn)濃霧年平均日數(shù)均在10天左右。而大霧天氣與準格爾盆地密不可分。冬季，當準格爾盆地受到外來天氣系統(tǒng)影響出現(xiàn)降雪時，盆地內(nèi)積雪反射太陽光，加速盆地冬季穩(wěn)定逆溫層的形成，使得盆地溫度明顯低于周圍地區(qū)，從而形成持續(xù)性冬霧。 此外，當下墊面由自然狀態(tài)轉(zhuǎn)化為龐大城市群時，氣象預報的復雜性更為顯著。這也是為什么氣象工作者愈發(fā)關注包括“熱島效應”在內(nèi)的城市對大氣活動影響的原因。 2012年，北京“7·21”特大暴雨給人們留下深刻的印象。為何此次暴雨如此兇猛？北京市氣象臺臺長喬林說，除了北方南下冷空氣和強盛西南暖濕氣流在華北一帶劇烈交匯，特殊地形對這次天氣過程起到了“推波助瀾”的作用——西部和北部環(huán)山的地形，使被堵截的氣流更加“勤奮”地做抬升運動。在這種情形下，一遇到冷空氣活動，對流云團就即刻得到強烈發(fā)展，讓人猝不及防。 要想“越過”地形地貌這只人類追求更精準預報之路上的“攔路虎”，很重要一點在于，要在分析大氣運動規(guī)律時，特別是進行數(shù)值模式運算時，科學納入對地貌影響因素的考量。但難度在于，特殊地形地貌環(huán)境下氣象觀測資料的缺乏，導致數(shù)值預報模式中很難準確量化地形地貌對大氣活動的影響。 預報各環(huán)節(jié)不確定性及能力局限影響準確率 此外，受現(xiàn)有科學認識水平、預報技術(shù)及監(jiān)測手段等制約，在對某些天氣現(xiàn)象或某類氣象要素的預報方面，能力尚難以滿足準確預報的需求。 如降水預報，特別是尺度較為精細的降水落區(qū)預報，一直是預報技術(shù)的薄弱環(huán)節(jié)。即使預報員準確捕捉到一輪降水過程，但某些地區(qū)還是可能會出現(xiàn)漏報或空報的情況。中央氣象臺首席預報員馬學款說，大氣系統(tǒng)里的降水是不均勻的，好比是一盆往外潑的水，通常都是不均勻地落在地面上，會有被淋濕的地方，也會有沒被淋到的地方，實際的落區(qū)會與預計的落區(qū)有所差異。這就是出現(xiàn)大范圍降水過程中局地可能會出現(xiàn)漏報與空報的原因。 再如冰雹天氣。由于其屬于一種尺度很小、生命史很短的突發(fā)性強對流天氣，局地性特別強、受地形影響很大，因此，對冰雹的預報屬于世界性難題。從技術(shù)上看，冰雹云團并不是孤立存在的，周邊往往有多個雷雨云團，預兆冰雹出現(xiàn)的特征容易被強降水、雷雨大風等天氣特征所掩蓋；有些時候，地面熱力條件較好對強對流的發(fā)生發(fā)展有利，卻因為熱力條件太好，冰雹在墜落過程中就被融化了。目前，氣象部門一般通過天氣雷達等手段，對冰雹等強對流天氣進行短時臨近預警，但要想提前較長時間、精細到更小范圍進行預報，實在難以實現(xiàn)。 同樣是小尺度的強對流天氣，如龍卷風、下?lián)舯┝鞯?，針對它們的準確預報，也是目前各國都難以實現(xiàn)的。美國是龍卷風發(fā)生最為集中的國家之一，因此，其也是世界上研究龍卷風發(fā)生及預報機理最為成熟的國家之一。然而，美國的龍卷風空報率仍然超過70%，且龍卷風預警提前時間僅為14分鐘，專家認為，其繼續(xù)提升的空間已非常有限。 “天氣預報看似簡單，實際是一個浩大的系統(tǒng)工程。其會受到客觀以及主觀因素影響。每個環(huán)節(jié)都存在某些不確定性，每一次預報結(jié)果不可能都與實際一致。提高天氣預報的準確率需要艱苦而持續(xù)的努力。”國家氣象中心主任畢寶貴說。 |
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