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天气预报为何越来越准了?

  大家都习惯了天气预报带来的便捷服务,但是否知道目前天气预报的准确率多高?它的“前世今生”怎样?未来的天气预报会如何发展?中国科学院大气物理研究所曾庆存院士给大家做出了解答。

  曾庆存介绍,目前的3天预报,在全球范围可达70%至80%的准确度,如果是一定区域,比如我国华南地区的3天预报,准确度能高于80%。同时,国际上天气预报的有效性已从早期的1-3天提高到5-7天。

  “天气预报达到‘十报九准’甚至‘十报十准’,目前来说不大可能。”曾庆存说,天气有偶然性,它不在人工实验室里,也不被人为控制,是预报总会有偏差。

  相当准确的预报,帮助我国实现了多个登陆台风的零死亡。曾庆存说:“如今,我们已经能把台风牢牢控制住了。”

  曾庆存举例说,近年来,多个台风的24小时预报登陆点和实际登陆点相差50公里左右,“台风半径是1000公里,看相对值的线公里已经是很小的误差范围了”。

  “古人看云识天:天上钩钩云,地上雨淋淋。这是过去的天气预报——凭个人经验。”曾庆存说。

  到了20世纪,人们已发明和应用了气象仪器来测量大气状态,气象学开始进入“科学时代”。特别是无线电的应用,使各地气象观测数据能及时汇总到一个中心,绘成“天气图”,但天气图还是严重依赖预报员的主观判断。

  20世纪上半叶,科学界提出用描述大气运动的原始方程组作定量天气预报的构思,但方程组非常复杂,无法直接求解。

  1961年,曾庆存在深入分析天气演变过程的理论基础上,首创半隐式差分法,在国际上首次成功求解大气斜压原始方程组,画出了世界上第一张用原始方程组的天气预报图。我国科学家创造的半隐式差分法和此后又创新的平方守恒法,至今仍在国际上广泛应用。

  “简言之,气象监测已从单纯的‘站点监测’变为包含气象卫星遥感的全球监测,气象预测已从经验预报发展到数值天气预报。”曾庆存说。

  曾庆存举了个例子:如果要预报几天后的天气,我们只需考虑大气,但如果要预测几年甚至几十年后的气候,我们还需要考虑海洋、陆地植被、太阳活动等等。

  在数值天气预报的基础上,我国逐渐发展出短期气候预测系统,并将最终建成研究和预估全球气候和生态环境变化的“数值模拟装置”。

  曾庆存表示,预测未来一个月、一年,甚至几十年的气候,关系到国民经济建设方方面面,如夏季洪涝、冬季雾霾、农业规划、能源布局等,在全球变暖背景下,气候预测愈显重要。

  2009年,曾庆存与其他科学家就萌生了建立地球模拟器的想法。在数百位科学家的共同努力下,“地球系统数值模拟装置”于2018年在北京市怀柔科学城破土动工,并将于2022年完工。该装置将为国家防灾减灾、应对气候变化、大气环境治理等重大问题提供科学支撑。



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