揭秘天氣預報工作：對手越來越“狡猾”“兇殘”

　　中央氣象臺首席預報員馬學款(右一)在和同事們一起討論天氣發展趨勢。

　　編者按:我國幅員遼闊,自然條件複雜,是世界上受自然災害影響最嚴重的國家之一,而自然災害中約七成是氣象災害。受超強厄爾尼諾事件等因素的影響,今年我國天氣氣候異常複雜,汛期強降雨、龍捲風、高溫熱浪等氣象災害頻發。

　　在天氣預報、預警資訊發佈等氣象防災減災關鍵環節上,近年來我國取得了顯著的進步,但仍然存在短板及薄弱之處。生態週刊從本期起推出“氣象防災減災觀察”系列報道,期待您的關注。

　　“馬首席,這份材料您要把一下關。”“馬首席,請您過來看一下。”……

　　對中央氣象臺首席預報員馬學款的採訪,不時被打斷。這個時候,7月18日—21日華北、黃淮地區的那一輪暴雨剛剛結束。“現在好多了,前兩天根本沒有時間接受採訪。”

　　兩年前,記者曾經專訪過馬學款。如今,41歲的他,頭上白髮明顯增多,臉色略顯疲憊。這個汛期不尋常,極端天氣氣候事件頻繁發生,罕見的龍捲風、暴雨、高溫接連襲來,給天氣預報員們帶來極其嚴峻的挑戰。防汛抗洪減災的高需求和預測預報精準度之間的差距,使得馬學款和他的同事們“壓力山大”。

　　8月11日,中央氣象臺發佈暴雨藍色預警,預計福建南部、廣東東部等地有大暴雨。預報員們,開始全力迎戰新一輪強降雨。

　　“每個預報員都盡心盡力,想把天氣報得儘量準一些”

　　1998年7月,馬學款從南京大學大氣科學系畢業,進入中國氣象局中央氣象臺工作。當時,長江、嫩江、松花江流域陸續發生大洪水,形勢危急。

　　“一畢業,極端天氣就給自己上了一課,使我認識到天氣預報確實非常重要。它不只是我曾經以為的預報颳風下雨,而且是人命關天的大事!”馬學款説。

　　這以後的18年間,馬學款經歷了2008年南方雨雪冰凍等多次重大天氣過程的預報,參與了北京奧運會等重大活動的氣象保障,由一個初出茅廬的大學生,成長為中央氣象臺首席預報員、“全國技術能手”、“全國五一勞動獎章”獲得者。與此同時,隨著全球氣候持續變暖,極端天氣氣候事件頻繁襲來,馬學款和他的同事們,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厄爾尼諾的影響,天氣氣候異常複雜、頻走極端,防汛抗洪形勢嚴峻。中國氣象局局長鄭國光表示,今年氣象災害的多樣性、突發性、極端性突出,多變性、關聯性和難以預見性更加明顯,監測預報難度明顯加大。

　　科學精準做好氣象監測預報預警,是防汛抗洪搶險救災的第一道防線。

　　今年汛期,我國南北多地遭遇了暴雨天氣。對暴雨的預報,是天氣預報中的一個難題,很容易出現漏報(出了沒報)或空報(報了沒出)。大氣系統裏的降水是不均勻的。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,實際的落區也可能會與預計的落區有所差異。預報員做出預報時,要為暴雨落區畫出明確範圍,這個“圈”畫在哪兒,關係重大。

　　“每個預報員都盡心盡力,想把天氣報得儘量準一些。”馬學款説。

　　7月18日—21日,華北、黃淮等地遭遇強降雨,中央氣象臺連續發佈暴雨橙色預警,中國氣象局啟動了三級應急響應。作為中央氣象臺首席預報員,需要統籌預報全國天氣形勢,把關重要天氣預報、預警資訊公報,並提供政府決策材料。

　　那幾天,馬學款守班守到晚上10點鐘,第二天早上4點半到會商室,5點之前發預警,然後準備每天早上8點鐘的全國天氣視頻會商。隨後繼續密切監測天氣變化,有時還要和相關省份舉行多輪次的加密專題會商。

　　從18日到21日,馬學款一直住在值班宿舍裏,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。”

　　高性能電腦取代不了預報員,計算結果需要預報員“訂正”

　　現代天氣預報是以電腦數值預報模式為基礎的。數值預報出現之前,預報天氣靠人主觀推斷。數值預報誕生後,成為預報員們的得力幫手。如今,預報員打開電腦,就能看到歐洲、美國、日本以及我國自己的大量數值預報産品,這些巨型電腦運算出來的結果,顯示了對某個地區未來陰晴雨雪、溫度濕度等天氣變化情況的預估。

　　“但預報員不能將這些內容直接作為預報結論,而是要在數值預報産品的基礎上,綜合其他各種觀測資料和診斷分析,再根據預報經驗進行‘訂正’,比如調整強降水的量級、落區等,做出最終的預報産品。”馬學款説,預報員訂正過的預報,效果比數值預報産品好。

　　暴雨預報中,相關區域的氣象站點會有3種情況:一是預報並出現了暴雨的氣象站點,二是空報的站點,三是漏報的站點。用第一種情況的站點數,除以三種情況的總計站點數,就是暴雨的“TS評分”,這是衡量暴雨預報是否準確的一個標準。

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

　　一般3天之內的短期預報比較準確,時效越長,預報難度越大

　　為什麼天氣預報有時會“不準”,出現“天有不測風雲”的情況?在馬學款看來,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,大氣運動非常複雜,除了大氣、海洋、陸面相互作用以外,還受到錯綜複雜的地形地貌、城市熱島效應、人類活動等一系列自然的、非自然的甚至是隨機因素的影響和干擾。對大氣運動的內在規律,人類還遠沒有完全搞清楚;

　　——準確掌握現在的天氣狀況,才能更好地預測未來發展。但目前觀測網的空間、時間解析度不夠高,觀測數據滿足不了精細化預報的需求。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,觀測網存在“大網撈不著小魚”的尷尬。把本來存在的天氣系統漏掉了,預報就可能失之毫釐謬以千里。

　　——電腦數值預報模式採用非線性的大氣運作方程模擬並計算大氣變化,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。這些因素會使數值模式在積分、計算過程中,將誤差不斷放大;

　　——預報員對數值預報的結果進行“訂正”,進行“産品檢測包裝”,但預報員的人工分析不能做到完全客觀,有時不同預報員得出的結論不一致。

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

　　和比較準確的預報相比,馬學款更關注出現偏差的預報,並時常總結分析為什麼會出現這樣的偏差。他表示,中期時段(3—10天)的預報對決策部門很重要,相關部門可以根據預報,提前部署和防控,但目前中期時段的預報還常有偏差。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報在江漢、江淮,明顯偏南。中央氣象臺7月17日及時把預報誤差訂正過來後,從18日到20日,連續發佈了暴雨藍色和橙色預警。

　　馬學款表示,“這次短期時效強降雨的總體預報效果非常好,但對於河北南部沿太行山一帶的極端強降雨,雖然我們已經預估受地形影響會比其他地方強,實際降雨強度還是超出了我們的預期。因此對於中期預報的偏差以及局地極端降雨的預報問題,需要我們認真分析和研究。”

　　“一般來説,天氣預報在3天之內的短期時效內比較準確。時效越長,難度越大,準確率逐漸降低,有時甚至可能完全報錯了。”馬學款説。

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

　　“概率預報”可以讓大家了解天氣預報的不確定性,但很多人還不習慣接受

　　隨著經濟社會不斷發展、人們的需求日益提升,預報員們工作任務越發沉重,再加上經年累月上夜班、作息不規律,導致很多預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,中央氣象臺和北京市氣象臺的預報員們進行了專題討論。雨一直下,住在值班宿舍裏的馬學款,不時掀起窗簾看看,又困又累,卻輾轉反側,幾乎一夜未眠……“剛開始做預報時,心裏有些沒底,如果報了晚上有雨,有時半夜會起來拉開窗簾看看。現在好一點了,還是忍不住想看看。”他説,“除了專業能力,預報員需要具備的基本素質就是:很強的抗壓能力和很好的身體素質。”

　　天氣預報是一個浩大的系統工程,持續提升預報準確率和精細化水準,任重道遠。“氣象部門肯定會盡百分之百的努力來提高預報準確率,但天氣預報卻永遠不可能百分之百的準確。”馬學款對記者説,公眾和決策部門應該充分了解天氣預報尤其是長時效預報的不確定性,以便更科學地計劃未來的行動。

　　“概率預報”是一種可以表達預報不確定性的方法,在很多國家應用比較廣泛。比如對降水的預報,我國天氣預報一般預報有雨或沒雨,而概率預報則給出可能出現降水的百分數,百分數越大,出現降水的可能性越大。但在我國,很多人還不習慣接受含有不確定資訊的天氣預報。“如何把預報的不確定性通俗易懂地體現在預報産品裏,是一個非常值得研究、探討的問題。”

　　馬學款表示,天氣預報時效越長,準確率越低,預報是滾動更新的,現在有些人還沒有意識到這一點,只注意到前期的預報,往往忽略氣象臺在後期發佈的滾動預報。“希望大家提高風險防範意識,養成關注最新的短時臨近預報預警的習慣,收到預報預警資訊時,及時採取規避措施。”