天氣萬象,它時而像倔強老人,時而像懵懂幼兒,時而像恬靜女子,時而又像暴躁漢子,總不會給你一個標準答案。因為令天氣變化莫測的,就是那些時刻都在變化的氣流、溫度、氣壓等因素,甚至不同的區域和山形地貌,也會使它千變萬化。氣象工作者中的預報員每天都要與天氣展開「較量」。市民每天看到的天氣預報雖然只有簡潔的話語,但它卻凝練了預報員對數以千萬計的數據的分析結果。南寧市氣象局首席預報員的梁岱雲說:「我們雖不能做到天氣預報百分之百的準確,但定要做到百分之百的努力。」她帶領著南寧市氣象臺的「巾幗文明崗」,用紮實嚴謹科學的態度與天氣「博弈」。
揭秘天氣預報是人類活動的晴雨表。群眾出行最關心「有沒有雨」,民政部門最關心「哪裡有災害發生」,防汛部門則關心「有沒有致洪的暴雨」,農業部門要「看天吃飯」,出海漁民要提防颱風海浪……但很多人不知道,簡潔明了的天氣預報需要預報員把一堆難懂的數據和產品轉化為公眾聽得懂的預報語言。其中最耗心神的,是海量數據資料的分析。
「推理判斷,反覆思考,做天氣預報的過程是一個高強度的煩瑣的腦力勞動過程,心理壓力很大。」梁岱雲說,目前,天氣的趨勢預報是由大型計算機模擬大氣運動得出的一定概率的結果,預報員只根據計算機預測的數據做出一個預報結果是非常容易的事,實際上,天氣預報不能只看「一時一地」來立刻下結論,而是在做一道多學科結合的「分析題」。
僅僅是海量數據分析,梁岱雲和同事每天就要做三大塊內容。首先,氣象預報員每天都要隨時監測氣象衛星、氣象雷達以及地面自動站每隔5至10分鐘回傳一次的數據,了解本市範圍內有沒有大風、暴雨、雷電等突發災害,及時發布災害性天氣預警信號。其次,分析全球的地面、高空天氣圖,找出當天天氣系統的位置,如代表高空冷空氣的「高空槽」,代表低空水汽聚集的「切變線」,以及冷空氣、颱風、副熱帶高壓、季風等,結合這些天氣系統的「數據」推斷它們可能向什麼方向移動、強度如何變化、有什麼異常等。再次,還要從歐洲、美國、德國、日本以及中國的巨型計算機模擬大氣的幾百種模式中尋找最大可能的一種預報結果。每一種模擬模式又因其區域、地形、解析度的不同,可分析得出的結果千差萬別,而預報員就需要通過分析數據和經驗來綜合判斷,排除幹擾項,最終才能得出一個概率較高的預報結論,形成一份天氣預報。
據悉,目前天氣預報員每天需要根據更新的資料分析,發布5份滾動7天內的訂正預報,24小時無縫隙監測天氣,隨時發布預警信號和決策服務,構築防災減災的第一道防線,實行365天×24小時輪班無休制。
給力分析完資料,預報員每天還要參加中央氣象臺、廣西氣象臺的視頻會商,遇到南寧有重大災害性天氣時,還要參與加密會商。
預報員每天在及時發布更新天氣預報的同時,還需要做大量的服務工作,除了為電視、報紙等提供公眾服務,還要為農業農村局、應急局、生態環境局、自然資源管理局等相關部門建立的聯動機制提供各種決策服務信息,如春播夏收、防內澇、防地質災害、森林防火、防汛等專題信息。特別是近年來南寧舉辦的大型展會、體育賽事越來越多,重大活動開展更少不了氣象保障。
相信許多人對最強颱風「山竹」印象深刻。而在那場颱風襲擊南寧時,梁岱雲和同事們對它進行了成功而精準的預報。說起當時的經歷,梁岱雲至今仍歷歷在目。
2018年9月13日,被氣象學界稱為具有「生命史長、塊頭大、強度強」的颱風「山竹」還在菲律賓以東洋面時,梁岱雲就與團隊認真分析了它的尺度、移動速度和路徑,得出「超強颱風『山竹』將於9月16日至18日給南寧市帶來強風雨」,「大部有暴雨到大暴雨,局部特大暴雨,並伴有6至8級大風,局地陣風9級」的預報結論。9月16日上午,颱風「山竹」給南寧市帶來了強風雨破壞性天氣。此時,梁岱雲和同事們深知「天氣變化莫測的速度是驚心動魄的」,不敢對「颱風預報成功」沾沾自喜,不敢鬆懈與怠慢,依舊每天收集颱風路徑和上遊的風雨實況,分析各種數據研判天氣,為政府制定抵禦颱風決策提供了有力的科學依據,最大限度地減少颱風造成的損失。當年南寧實現了因災0死亡。
憑著這股堅韌不拔、不斷努力付出的工作態度,南寧市氣象臺「巾幗文明崗」獲得2019年「全國巾幗文明崗」稱號。近3年來,南寧市氣象臺還曾獲廣西壯族自治區重大氣象服務先進集體、第一屆廣西氣象服務創新大賽優秀作品獎、全區預報競賽團體二等獎等獎勵。
未來準確預報天氣是一個複雜的科學問題,在現實生活中,即使在100次天氣預報裡對了99次,但老百姓還是會記得那一次失誤,這是預報員不得不面對的現實。
作為經驗豐富的首席預報員,梁岱雲說,降雨的形成,是水汽、太陽照射能量、空氣垂直運動以及地形阻礙共同作用的結果,有一定的隨機性,這也解釋了「十裡不同天,東邊太陽西邊雨」的天氣現象。因此,局地的強降雨和強對流天氣是難以提前3小時以上預報的。
同時,天氣預報是一種建立在物理模型、數學計算基礎上的科學。由於受目前對大氣運動的認知水平、觀測密度、地形精度等導致模型的不完美及計算能力所限制,預報無法做到完全精確,只能是一定概率的預報。
那麼,如何提高預報準確率?梁岱雲認為,數值天氣預報是現代天氣預報的基礎,也是提高預報準確率不可或缺的主要技術手段。通俗地說,數值預報即是依據大氣運動方程,通過數值計算的方法預測未來一定時段的大氣運動狀態和天氣現象。但數值預報並不是萬能的,在實際的預報工作中,預報員需要在此基礎上進行訂正,從而提高預報準確率。
以南寧為例,這裡地處亞熱帶,地形複雜,局地陣雨多,影響系統也呈多樣性。但經過預報員訂正的預報,準確率比計算機的計算結果準確率要高10%以上。特別是網上7天內的預報,都是經過預報員訂正的預報結果,這些數據的參考性較好,而7天以上的預報是計算機的計算結果,參考性較低。
此外,為了彌補短期預報的不確定性和時空精度不足,目前,預報員利用雷達監測周圍300公裡範圍內降雨情況,對突發的災害性天氣發布預警信號或0~3小時的臨近預報,天氣預報可以精細到鄉鎮、街道,降雨的量級、時間也更為精準。這些精細化預報為城市上下班高峰期的交通疏導、城市內澇和山區地質災害的防禦發揮了非常有效的作用。
展望未來,「雲+AI」技術將是預報員的得力助手。梁岱雲說,AI(人工智慧)能夠通過深度學習大量的氣象歷史數據(雷達、雲圖等數據),幫助預報員尋找預測的線索和依據,推演未來可能的變化情況,從而為人工預報提供強有力的輔助,「哪怕預報準確率只提高1%,都是無數氣象工作者100%付出的努力」。