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天气预报为什么会“不准”

  中国气象局气象工程师,知名科学科普博主,今日头条科学创作者,新浪微博@天师-卡赞

  2018年底,我们国家已经拥有了6万多个自动气象站,覆盖95.6%的乡镇,数量、密度达到世界第一的位置。

  在2017年5月份,我们中国气象局,被认定为世界气象中心,这是非常了不起的成就。因为在发展中国家里面,我们是唯一一个拥有这个称号的。也许在别的领域里,我们和发达国家有差距,但至少在气象领域里,我们已经和发达国家在一个行列当中。

  最近“江浙沪集体种太阳”频频登榜微博热搜,而某地要连下40天雨的天气预报图也刷屏了大家的朋友圈。作为拥有百万粉丝的微博大V,气象工程师卞赟被问得最多的一个问题就是“天气预报为什么不准?”在今日头条“海绵演讲”中,他解释了为什么天气预报跟大家想象中有差距,为什么朋友圈里传的40天预报也就“看看而已”。而你可能不知道,中国气象卫星、雷达等监测能力已位居世界前列,气象防灾减灾救灾全球影响力正在显著提升,中国也成为发展中国家里唯一拥有“世界气象中心”称号的国家。

  什么是气象学,其实本质上来说,气象学就是搜集大量的气象数据,比如说气温、气压、空气湿度、风速、风向等等这些数据,搜集回来以后,利用数学的方法去解一个方程,来求解未来天气到底是怎样的一件事情。

  这件事情听起来好像是两句话就可以解释清楚的,但实际上做起来却是非常复杂的一件事情。气象卫星就像我们在太空安插着观察地球大气变化的一双眼睛,一共八颗卫星,主要分为两类,一种是极轨卫星,一种是静止卫星。

  除了太空中有很多眼睛在观察我们地球大气的变化,在地面上,我们也做了很多工作。

  我们国家解放初期,全国所有的气象站不足百个,而且只是在中大型的城市,像北京、上海、南京等等大城市才有这样好的气象站。但是2018年底,我们国家已经拥有了6万多个自动气象站,覆盖95.6%的乡镇,数量、密度达到世界第一的位置。

  这就进入到关键问题——计算结果,也就是我刚才说的解方程的过程。我们地面有这么多观测站,它的隔点越密,获取数据越详细,对计算的要求更高,需要参与的参量和变量更多,其实就是个方程套方程的过程。

  计算出一个天气预报的结果是非常难的。难到什么程度?如果以现在我们得到天气预报的标准来看的话,如果想计算,至少需要有一百个人算半个月才能得到明天的天气是什么样子。半个月之后的话,那只能是废纸摘要,没有太多的意义。

  但是现在计算机很牛,算这个东西大概只要几秒钟的时间。到现在,我们使用新一代计算系统“派-曙光”,能够达到八千多万亿次浮点的运算,能力是非常强大,在过去是很难想像的。

  我们非常荣幸,气象系统一直使用着我们国家最先进的一批高性能计算机。目前我们中国气象局高性能计算机系统总体规模已经达到世界第三,仅次于英国和日本。但是我们其实已经非常了不起了,因为英国和日本国土面积比较小,计算体量比较小,而我们有960万平方公里,达到这个成绩非常不容易。

  大家平时通过手机、互联网等各种方式捕捉到的天气预报,在72小时也就是三天之内的预报准确率达87%,是非常高的。

  其实有两方面,一个是地面的变量,就是下垫面的影响。如果是广袤的平原,没有动物、人和其他任何东西,我们去计算天气情况的时候,是相对比较简单的。但是地表是复杂的,有山川、河流,对大气环流都有影响。我们要模拟地表面建模,本身就是很困难的事。

  更可怕的是人类。我们自己每天就在大量排放各种各样的气体、污染物到空气中,造成了多少能量、污染物的排放,是很难去把控的。这无形中,给天气预测增加了很多变量,加大了准确预测的难度。我们又需要列出很多方程填补进去,这个难度很大。

  另外就是时间变量。当这些不确定性因素不断叠加,短期内无限接近正确值,时间长了以后,衰减会非常厉害。

  其实还有一方面,就是需要引导公众对于气象这一门自然科学的认知,我们国家和发达国家还是有差距的。

  举个例子,比如像美国,是龙卷风之乡。大家都知道,美国龙卷风非常多,美国对于龙卷风的预报能力很有限,准确率也就10%-20%的水平。但是公众收到龙卷风预报预警的时候,他们会第一时间躲入地窖去躲避,预警解除以后就出来了。至于这个龙卷风是不是真的出现,他们并不是特别在乎,因为在地窖里面可以好吃好喝。

  在中国是什么情况呢?我们说明天要暴雨,停课,大家都回去休息了,结果第二天可能降雨没有那么强,第三天大家可能就指责天气预报不准了。所以说,我们公众对灾害的认知并不强。

  比如前一段时间我们经历过的台风山竹,大家对台风山竹认识不够强,各种耍酷、搞笑言论也都有,实际上山竹威力非常强。有一个名词大家可能都听过,叫“侏罗纪深圳”,就是深圳市的很多树都被刮倒了,上班的路根本走不了,但是大家之前并不在意这件事情,这就是认知的差异。

  当然很遗憾,什么时候给台风命名,什么时候编号,这个权利掌握在日本人手中,因为我们当时科技水平不如人家。当然这些年,我们台风预报水平不断提升,误差率已经低于70公里,达到世界先进水平,同时提前三天预警。过去在六七十年代,一个台风过来,在我国东南沿海会死几千人,现在很多台风来了基本上是零死亡率,所有的船只和人员都会得到安置。

  包括前面提到的气象卫星,像台风的监测、我们自身预报的水平都在提升。现在,我们已经开始引领世界上其他的国家。有93个国家和地区,100多个行业,2000多家组织或机构都在使用我们的数据和服务。

  在2017年5月份,我们中国气象局,被认定为世界气象中心,这是非常了不起的成就。因为在发展中国家里面,我们是唯一一个拥有这个称号的。也许在别的领域里,我们和发达国家有差距,但至少在气象领域里,我们已经和发达国家在一个行列当中。



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