天氣預(yù)報(bào)：從經(jīng)驗(yàn)分析到模式定量運(yùn)算的飛躍

【字體：大 中 小】 2013-03-13 14:32:51   來(lái)源： 中國(guó)天氣網(wǎng)

“夫運(yùn)籌帷幄之中，決勝于千里之外?！保ā妒酚?高祖本紀(jì)》）茫茫宇宙，天氣變化多端，天氣預(yù)報(bào)何嘗不是如此！

如今每當(dāng)人們出門(mén)時(shí)都會(huì)問(wèn)一下天氣如何，可以說(shuō)人們?cè)絹?lái)越重視氣象了。60年來(lái)，天氣預(yù)報(bào)從過(guò)去的“猜天氣”發(fā)展到了今天的實(shí)時(shí)測(cè)天氣，可以說(shuō)是發(fā)生了質(zhì)的飛躍。

走進(jìn)寬敞的中央氣象臺(tái)會(huì)商室，工作人員正在緊張地忙碌著。接收實(shí)時(shí)的衛(wèi)星云圖——云量的變化為工作人員準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)提供了可靠的依據(jù)；利用頂級(jí)計(jì)算機(jī)處理著各種天氣模式——天氣模式是工作人員準(zhǔn)確預(yù)報(bào)的前提；在數(shù)字化平臺(tái)上傳輸著大信息量數(shù)據(jù)——數(shù)字化平臺(tái)能保證氣象信息第一時(shí)間送達(dá)。

紙質(zhì)經(jīng)驗(yàn)分析天氣預(yù)報(bào)（1949-1989）

在我模糊的記憶當(dāng)中，小時(shí)候看外祖父和母親每天就是面對(duì)著大量的天氣圖，一張張繪制等值線(xiàn)，反復(fù)比較，反復(fù)討論。雖然每天工作時(shí)間很長(zhǎng)，但最早時(shí)候的天氣預(yù)報(bào)時(shí)效也就是24小時(shí)。簡(jiǎn)單地分析天氣圖，根據(jù)當(dāng)時(shí)的天氣實(shí)況進(jìn)行分析預(yù)報(bào)。所以人們說(shuō)以前主要就是靠預(yù)報(bào)員的經(jīng)驗(yàn)分析來(lái)做預(yù)報(bào)。

一段有趣的回憶：20世紀(jì)80年代甘肅的一個(gè)冬天，一次強(qiáng)冷空氣過(guò)程，氣象臺(tái)專(zhuān)家們對(duì)這次冷空氣將造成的影響意見(jiàn)不一，主要是當(dāng)時(shí)擁有的預(yù)報(bào)依據(jù)太少，此前也很少遇到如此強(qiáng)烈的天氣過(guò)程。外祖父當(dāng)時(shí)的分析是天水市將會(huì)迎來(lái)一場(chǎng)大到暴雪。要知道甘肅此前一直比較缺水，如此量級(jí)的降雪，在天水實(shí)在不多見(jiàn)，預(yù)報(bào)員們也不大敢報(bào)。好在天水果然降了暴雪，我們家的大門(mén)都被大雪封住了，過(guò)了整整一天，我才能出門(mén)看看。整個(gè)天水市已經(jīng)完全被雪覆蓋，我也和其他孩子一樣，堆雪人玩去了。外祖父的預(yù)報(bào)算是準(zhǔn)確無(wú)誤，但外祖父卻告訴我，這不過(guò)是個(gè)偶然，國(guó)內(nèi)技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比實(shí)在有限，都得靠預(yù)報(bào)員的經(jīng)驗(yàn)，想每次都準(zhǔn)確預(yù)報(bào)實(shí)在很困難的。

早期天氣預(yù)報(bào)員給飛行員說(shuō)天氣（資料圖片）

由于受當(dāng)時(shí)條件所限，天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率也只達(dá)到了60%，有時(shí)還會(huì)發(fā)生報(bào)雨無(wú)雨，報(bào)晴下雨的情況。好在我國(guó)在建國(guó)初期已經(jīng)有了數(shù)量不少的地面觀測(cè)站，預(yù)報(bào)員們利用放氣球、測(cè)溫壓濕等方法，取得必要的氣象數(shù)據(jù)。因此，擁有氣象觀測(cè)站的地區(qū)預(yù)報(bào)還是相對(duì)準(zhǔn)確的，但還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了人們生活的需要。而隨著時(shí)間的變遷，電子設(shè)備開(kāi)始逐步進(jìn)入了氣象領(lǐng)域。

早期氣象站（資料圖片）

模式定量運(yùn)算天氣預(yù)報(bào)（1990-1999）

以前都是人工觀測(cè)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，科學(xué)誤差在所難免。我自己第一次在大學(xué)里學(xué)看濕度表時(shí)，怎么都看不準(zhǔn)，要知道，稍微的偏差，就可能會(huì)影響預(yù)報(bào)員最后預(yù)報(bào)的結(jié)論。

到了20世紀(jì)90年代以后，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，好多業(yè)務(wù)都通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，更快、更高效。全國(guó)氣象業(yè)務(wù)平臺(tái)也順利搭建了起來(lái)，每個(gè)省、每個(gè)市、每個(gè)縣都不再是孤軍奮戰(zhàn)，互相交流，互相學(xué)習(xí)。

尤其到了1999年前后，隨著數(shù)值預(yù)報(bào)的出現(xiàn)并不斷改進(jìn)，天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性大大提高了。我還記得那個(gè)時(shí)候，CPU技術(shù)開(kāi)始飛速發(fā)展，特別是奔騰2代處理器的出現(xiàn)，直接使計(jì)算機(jī)的應(yīng)用技術(shù)上升到了新的高度。預(yù)報(bào)員們開(kāi)始真正脫離手工繪制的紙質(zhì)天氣圖，利用計(jì)算機(jī)讀取資料、分析再打印成為預(yù)報(bào)員們需要的材料。

20世紀(jì)90年代各地氣象臺(tái)已經(jīng)初具規(guī)模

從24小時(shí)的天氣預(yù)報(bào)，發(fā)展到了可以進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)5天的天氣預(yù)測(cè)，電腦為氣象事業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，伴隨著2000年的到來(lái)，氣象事業(yè)再次迎來(lái)了發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

信息化、可視化遠(yuǎn)程會(huì)商（2000-至今）

變化最大的是2000年以后這段時(shí)間，主要也是社會(huì)發(fā)展的要求，不光要預(yù)報(bào)明天會(huì)不會(huì)下雨，還要報(bào)出什么時(shí)間下雨，或者下在什么地方。當(dāng)我還在南京信息工程大學(xué)讀書(shū)的時(shí)候（2004-2008），老師就告訴我，如今氣象部門(mén)不再只是預(yù)報(bào)天氣的單位，更肩負(fù)著巨大的社會(huì)責(zé)任感。正如老師所說(shuō)，在國(guó)家不斷強(qiáng)大的大前提下，氣象部門(mén)的發(fā)展也是比較快的，現(xiàn)在國(guó)家氣象中心已經(jīng)不僅為全國(guó)各單位、個(gè)人提供天氣預(yù)報(bào)，還為其他社會(huì)行業(yè)提供服務(wù)信息，第一時(shí)間保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（資料圖片）

就拿現(xiàn)在的中央氣象臺(tái)會(huì)商室來(lái)說(shuō)吧，已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。這里再也看不到堆積如山的稿紙，再也看不到預(yù)報(bào)員奔來(lái)奔去的身影，取而代之的是高性能計(jì)算機(jī)和無(wú)數(shù)個(gè)大屏幕顯示器，以及最先進(jìn)的可視化會(huì)商系統(tǒng)?，F(xiàn)在預(yù)報(bào)員們只需端坐在辦公桌前，就可以將自己的預(yù)報(bào)意見(jiàn)與同事分享討論，并可以通過(guò)龐大的氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)，發(fā)送給全國(guó)各個(gè)需求單位。如此方便快捷，為預(yù)報(bào)員們節(jié)省了很多寶貴的時(shí)間，也為21世紀(jì)以來(lái)氣象事業(yè)的迅猛發(fā)展提供了保障。

最先進(jìn)的可視化會(huì)商系統(tǒng)

總之，60年來(lái)，我國(guó)天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)發(fā)生了巨大的變化：徹底改變了新中國(guó)成立初期的“三缺”（一缺實(shí)時(shí)氣象資料、二缺天氣預(yù)報(bào)人員、三缺分析預(yù)報(bào)技術(shù)）狀況，基本形成了國(guó)家、區(qū)域、省級(jí)、地區(qū)級(jí)，縣級(jí)五級(jí)有機(jī)結(jié)合的天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系；預(yù)報(bào)技術(shù)正向客觀、定量、自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)變；數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)從無(wú)到有、使我國(guó)成為世界上能開(kāi)展中期數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的少數(shù)幾個(gè)國(guó)家之一；天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)已基本實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)的以預(yù)報(bào)員天氣學(xué)經(jīng)驗(yàn)為主要方法和以天氣圖為主要工具的技術(shù)路線(xiàn)向以人機(jī)交互處理系統(tǒng)為平臺(tái)，以數(shù)值天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品為基礎(chǔ)、綜合應(yīng)用多種技術(shù)方法制作預(yù)報(bào)的技術(shù)路線(xiàn)的過(guò)渡；雷達(dá)、衛(wèi)星、計(jì)算機(jī)等新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大大增強(qiáng)了我國(guó)長(zhǎng)期、中期、短期、短時(shí)天氣預(yù)報(bào)的能力，縮小了與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。

20世紀(jì)六七十年代以前，基本上幾十年“一貫制”，以紙質(zhì)天氣圖為主要工具來(lái)分析研究天氣發(fā)生發(fā)展規(guī)律，制作短期天氣預(yù)報(bào)。特別是1978年，國(guó)家計(jì)委氣象組決定，把發(fā)展數(shù)值天氣預(yù)報(bào)作為氣象事業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的重要步驟，確立了以數(shù)值天氣預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)的方針，是天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。

我國(guó)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)同樣經(jīng)歷了一個(gè)從無(wú)到有的發(fā)展過(guò)程。大致可分為20世紀(jì)50-60年代試驗(yàn)研究，60年代末至70年代的半自動(dòng)數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)，70年代末至80年代初的短期數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)、80年代中期至21世紀(jì)初期的中期數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)以及十五期間數(shù)值預(yù)報(bào)創(chuàng)新研究等幾個(gè)階段。我國(guó)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)從無(wú)到有，逐步壯大。國(guó)家已經(jīng)建立起由全球中期數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（T639L60，水平分辨率約為20千米）、中期集合預(yù)報(bào)（T213L31-GEPS，15個(gè)樣本，水平分辨率約為60千米）、有限區(qū)域數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（水平分辨率約為27千米）、中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（水平分辨率約為6千米）、臺(tái)風(fēng)、沙塵暴、核污染擴(kuò)散、森林火險(xiǎn)氣象等級(jí)、大氣污染數(shù)值預(yù)報(bào)模式系統(tǒng)等組成的比較完整的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系，還將拓展海浪數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)。數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品種類(lèi)繁多，每天通過(guò)“9210”網(wǎng)絡(luò)下發(fā)的數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品多達(dá)9000余份，除常規(guī)氣象要素產(chǎn)品外，還能提供環(huán)境緊急響應(yīng)、沙塵暴、空氣質(zhì)量、紫外線(xiàn)、森林火險(xiǎn)等產(chǎn)品服務(wù)，使我國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)能力提高到了一個(gè)新的水平，比如，北半球中期數(shù)值預(yù)報(bào)可用時(shí)效達(dá)6天左右，縮短了與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。

如今我國(guó)氣象部門(mén)已經(jīng)從簡(jiǎn)單的24小時(shí)天氣預(yù)報(bào)，發(fā)展到了10天內(nèi)的中短期天氣預(yù)報(bào)、月季年的氣候預(yù)測(cè)，各種災(zāi)害性天氣的臨近預(yù)報(bào)和預(yù)警，同時(shí)實(shí)時(shí)發(fā)布地質(zhì)災(zāi)害等級(jí)、森林草原火險(xiǎn)等級(jí)等與氣象相關(guān)的預(yù)報(bào)信息，以及各種生活資訊信息。目前氣象信息已滲透到公眾生活的方方面面，有效地提高了全社會(huì)防災(zāi)減災(zāi)、趨利避害的能力。

（來(lái)源：《氣象知識(shí)》雜志2009年第5期，作者：卞赟 阿蘇）