從手繪到智能,天氣圖折射科技變革

　　中國氣象報記者 牛彥元 黃彬

　　手繪天氣圖是一件極其講究的事兒。

　　先說準備。一張印著中國地圖的白底兒紙，質地要厚，上面繪著各城市、觀測站的位置以及主要的河流、湖泊、山脈等地理標誌。不同的線，粗細、顏色不一樣，用的筆也不一樣。想把線畫得「順」，得一氣呵成。眼睛看著標好的數據，腦子裡判斷出線的位置，手裡的筆也得跟上。畫出清晰的天氣圖，靠的是一次次利落的手起筆落……

　　如今，隨著氣象現代化水平不斷提升，天氣圖早已實現輕點滑鼠就能夠自動生成，3D顯示、多種類型數據疊加、自由縮放……可每一代預報員始終將服務民生的初心寄托在那一張張圖裡。

　　一

　　在中央氣象臺首席預報員孫軍的記憶裡，他當年光是練習把線條畫流暢就花了大半年時間。

　　1989年，孫軍剛剛參加工作的第一件事兒，就是畫天氣圖，「每天要畫六張以上」。剛開始繪圖的時候，線條很亂，粗細也不均勻，讓他有點受挫。當時看老預報員畫的圖，他都是抱著欣賞的態度，面對那些優美的天氣圖，連做預報的心情都會好起來。「他們有的畫了四五年，甚至十幾年。」

1978年4月的一張手繪天氣圖。牛彥元 攝

　　那時候，天氣圖是做預報的主要依據。每天早上8點，由當時通信臺工作人員負責把各個站點的實況監測數據填到紙上，然後送到天氣預報會商室，由孫軍和他的同事輪班手繪天氣圖。

　　繪好的天氣圖最終會被擺放在會商室，由值班預報員進行分析。這時候，會商室儼然成了圖紙的海洋。「最多的時候得掛上十來張天氣圖。」孫軍說，當時可供參考的資料除了天氣圖以外，實在太少。風雲衛星處於起步階段，每隔六七個小時才能提供一次資料，還有歐洲中期數值預報中心的一些產品圖、日本的傳真圖都要打出來掛上，供預報員參考。

　　結論當然也是粗放型的。在一塊大型塑料板上，壓著一張中國地圖。預報員會把預報結論用筆在地圖上圈畫出來，這些「圈」大多是大尺度區域性降水的落區——10毫米、25毫米、50毫米等等，天氣預報影視製作也要在此基礎上進行。完成這些工作，往往已經到了下午四點多。

　　當時天氣預報製作的速度很慢，可孫軍還是感懷當年的積累：「通過繪製天氣圖，能夠了解天氣系統時常在什麼地方發生、有多強，對於現在做預報的時候訂正數值預報結論很有用。」

　　如今，在許多高校氣象專業本科課程中，手繪天氣圖仍是必修課。畫一畫，學生也能更深刻地理解天氣系統的演變。

　　二

　　在氣象業務中，紙上的天氣圖，終究還是「老去」了。

　　1995年，新一代天氣預報人機互動處理系統（MICAPS）啟動開發。1996年6月，MICAPS系統初級版本在中央氣象臺投入業務試運行，天氣預報的自動化水平得以提升。

　　手繪天氣圖就是從那時候開始，逐漸被機器所取代。「最早是從比較簡單的高空圖開始實現自動繪製，後來就是更加複雜的地面圖。起初我們還需要人工修改訂正，經過不斷完善，到現在已經基本能滿足天氣分析預報的需求了。」孫軍說。

　　到了2011年，天氣圖已經基本能夠實現在電腦上自動生成。這一年，劉湊華剛剛上崗，成為一名預報員。

MICAPS系統截圖。

　　如今，年輕的他已經是中央氣象臺的一名副首席。而天氣圖的繪製也進一步智能化，比如線條密度都已經能夠通過滑鼠縮放控制。「現在觀測站點密度較以前大大提高，放大後就可以清晰地識別這些站點的詳細信息。」此外，天氣圖也從平面到了立體，能夠疊加不同圖層，把最新的風雲四號衛星雲圖、新一代都卜勒雷達觀測圖、降水實況圖整合到一起。

　　而天氣圖，也早已不再是預報員得出預報結論的唯一參考——過去，實況數據在手繪天氣圖上呈現，預報員「看圖說話」，進行線性外推；現在，實況數據會被數值預報模式「吃進去」，通過複雜的運算，由機器給出結論。

　　現在，天氣圖的價值類似於一把篩子，依據它從多家數值預報模式輸出的結論裡，選出更可信的。比如，數值模式在前一天夜裡預判出第二天的天氣形勢，劉湊華需要在第二天早上結合衛星、雷達以及地面觀測等實況數據進行再分析，判斷該數值模式預測結果的可信度、偏差程度等。

　　三

　　對天氣圖的依賴程度在降低，可護佑民生的心意沒有變。

　　孫軍說，三十年前他剛工作的時候，還沒有視頻會商機制。因為當時資料有限，每天都要搶在預報之前，給天氣系統可能波及地區的預報員挨個打電話，討論天氣形勢，確定影響程度。

　　劉湊華現在做預報、服務的需求越來越多，需要更加高效、精準的預報方式來開展個性化服務，「海澱下雨，東城不下雨。這樣的精細化預報程度在以前想都不敢想。」

　　至於未來，隨著人工智慧、機器學習、數值模式不斷發展，由「機器大腦」給出的預報結論將會越來越準確，預報員主觀經驗的參考價值將會越來越低。「這是好事兒，是氣象工作者為之不懈努力奮鬥的目標。預報員的根本職責就是為人民服務，就是要讓預報更準確、服務更精細。未來，預報員的工作可能會轉變成把機器給出的複雜信息，轉化成更貼近公眾生活的多樣化服務產品。」劉湊華說。

　　技術手段在變，數據呈現方式在變，可天氣圖永遠不會被淘汰，孫軍和劉湊華對此都非常篤定。「現在天氣圖的形式、種類已經豐富多了，我們需要藉助這個工具去理解大氣狀態。獲取的信息越多，就更需要利用天氣圖來挑選最需要的東西，不然預報員會被這些信息淹沒的。」孫軍說。

　　（來源：《中國氣象報》2018年10月12日一版 責任編輯：張林）