現狀:我國晴雨預報準確率達到70%~80%
我國的天氣預報水平在過去30~40年中有了較大的提高,目前針對未來2~3天的晴雨預報準確率可以達到70%~80%。中央氣象臺播出的2005年和2006年24小時晴雨預報準確率分別達到了81%和 81.1%。2006年,我國24小時颱風路徑預報誤差為125公裡,48小時預報誤差為205公裡,72小時預報誤差為296公裡,基本達到世界先進水平。雖然如此,我國的天氣預報水平還不能完全滿足社會和經濟發展的需要,與人們的期望相比還存在距離。
用國際上的通用標準衡量,我國對降水、颱風、暴雨的預報水平與發達國家接近。其實,預報不確定是絕對的,對世界上任一國家都不例外。如果按照嚴格專業標準,2005年,我國對24小時暴雨預報準確率為12.6%,美國對24小時暴雨預報準確率也只有22%;我國24小時颱風路徑預報誤差為120公裡,而美國24小時颱風路徑預報誤差為103公裡。
理解:社會公眾對預報準確性的認識
老百姓理解的準確率同氣象學嚴格的準確率有一定差別。例如,預報北京局部地區有雨,雨下在北京南部,南部地區的人大部分會認為準確,但北京北部、東部的老百姓就會認為預報不準。這既有預報本身難度與準確性的問題,也有準確率評價標準以及對氣象預報空間、時間解析度精度的需求問題。可以說,隨著生活水平的提高,人們對預報服務的需求也在提高,對氣象預報服務系統提出了更高的要求。正因為如此,氣象部門已經並將繼續不斷地作出努力,像北京、上海、廣州等城市一方面儘可能將氣象觀測、預報的空間密度細化、加密,北京奧運會期間,預報將直接針對比賽場館、主要街道等更小的空間對象。另一方面,預報要素多樣化、服務針對性更強,不再是早先的有無降雨、(最高、最低)溫度的預報,而是具體到什麼時間、什麼地點下多大雨的精細化預報以及類似紫外線強度、汙染潛勢、雨傘指數、出行指數、晨練指數、啤酒指數等多達上百個具體的、更有針對性、更具個性化的指數預報。
釋疑:為什麼難於做到絕對準確
俗話說,天有不測風雲。天氣預報不可能達到100%的準確。這是由於多方面因素造成的結果。
首先,大氣系統為非線性系統,根據混沌理論,天氣預報不可能100%準確。目前,科學家給混沌下的定義是:混沌是指發生在確定性系統中的貌似隨機的不規則運動。一個確定性理論描述的系統,其行為卻表現為不確定性,不可重複、不可預測,這就是混沌現象。進一步研究表明,混沌是非線性動力系統的固有特性,是非線性系統普遍存在的現象。大氣系統為非線性系統,正是由於混沌現象的存在,天氣預報不可能100%準確。
其次,地面氣象觀測臺站很有限且分布不均,以致實況信息(大氣的真實狀況)不完備,中小尺度天氣現象如雷暴、龍捲、冰雹等經常成為「漏網之魚」,也是影響預報準確性的重要因素。雖 然目前有自動氣象站、衛星、雷達等多種先進觀測手段和設備,但由於這些手段和設備同樣都有其局限性,人類還是很難獲得大氣的完整信息,特別是青藏高原、廣大的海洋上空、經濟欠發達地區等觀測信息嚴重不足。由於信息的不完備,使得氣象學家對大氣規律的認識具有相對的局限性。
另外,在於數值預報的不確定性。數值天氣預報是把大氣的演變規律近似表示為一組數學方程式,根據從有限觀測中得到的當前大氣的初始狀態,在已知或設定的強迫條件(包括邊界條件)下,通過求解這一組方程的解,得到對未來的天氣或氣候狀況的預報。由於方程組的複雜性和巨大的計算量,只能藉助於高性能計算機用數值方法近似求解。由於數值模式本身的不確定性、大氣運動的非線性特徵、複雜的物理反饋過程、各圈層相互作用的複雜性、模式初始場的不確定性等多種不確定性使得作為天氣預報基礎與重要方法的數值天氣預報本身就不可能絕對準確。
眾所周知,影響天氣的因素多種多樣,如氣候狀況的差異,海陸分布不均,地理狀況不同等都對天氣變化造成影響。尤其是中國西部有青藏高原,使得氣流的運動、輻射狀況等發生很大的改變,大大增加了我國天氣預報的難度和複雜性。
預報時效、空間尺度不同,準確性也不同。數值預報模式對不同尺度和不同預報時效的性能是不同的。如72小時以內的預報準確性明顯高於72小時以後的預報。千公裡及以上大尺度天氣現象預報準確性大於百公裡及以下中小尺度天氣預報。
在全球氣候變暖的大背景下,極端天氣事件發生的概率和頻率呈現增多的趨勢。天氣預報需要經驗總結和積累,由於氣候發生了變化,這就需要預報專家去進一步認識和了解新的天氣特點和氣候的變化規律,不斷發現、總結、補充新的預報經驗。可以說,全球氣候變化增加了天氣預報的難度。
大氣千變萬化,人類完全認識和掌握大氣運動的規律還是一個艱巨且漫長的過程。當然,有一點是可以相信的,這就是:隨著科學技術水平的不斷發展和人類認識水平的不斷提高,天氣預報準確率是會不斷提高的。
作者:喬 林 昭 陽 摘自《氣象知識》2007年第3期