編者按：
從2012年至2016年，我國24小時颱風路徑預報誤差連續五年均小於美國、日本氣象部門，颱風預報能力已居世界先進水平。但在十年前，無論是颱風路徑、登陸地點的預報，還是颱風強度定強，我國都與美國、日本等颱風預報業務發展較完善的國家存在明顯差距。我國颱風與海洋氣象預報何以得到迅速發展，背後又凝結著科研業務人員多少心血。
颱風預報技術篇：聚沙成塔 從量變到質變
中國氣象報記者 趙曉妮 通訊員 託亞
3月，颱風季似乎來日尚遠，中國氣象局颱風與海洋氣象預報中心（以下簡稱臺海中心）已經在籌備今年「抓捕」颱風的新技術。
對颱風預報員來說，集合預報技術的發展、觀測站網的完善、衛星數據定量分析的優化應用以及客觀化業務模型和預報平臺的改進等，讓他們離預報得更準的願望比十年前更近了些。
改進集合預報 更精確地刻畫颱風路徑
在臺海中心，老預報員時常會提起2010年第13號超強颱風「鯰魚」。
這是個給很多人留下難堪回憶的颱風。
2010年10月18日，「鯰魚」進入南海後，路徑起初是奔西，按此方向將在海南、粵西一帶登陸；不料19日突然原地打轉，停滯不前；20日扭頭北上，來了個90多度的大轉彎，偏向福建而行。
儘管預報員已經盡最大努力，但直到「鯰魚」登陸前48小時，才將預報路徑調整過來。原因在於當時我國預報颱風採用確定性預報，歐洲中心模式都往西報，主觀預報也很難「扭轉局勢」。
「如果當時用集合預報，我們提前4天半就可以把路徑預報出來。」2017年3月初，臺海中心高級工程師錢奇峰用現在的集合預報方法對「鯰魚」進行「復盤」，發現颱風登陸前5天，大部分模式已經轉彎。「如果當時看到集合預報產品，主觀預報就有更大的信心往北報。」
如今，集合數值預報模式已經成為預報颱風的重要工具。由我國自主研發的數值預報模式GRAPES較之前高時空解析度的颱風路徑及強度數值預報系統更進一步，其提供的精細化數值預報產品為國家氣象中心的颱風業務預報提供了有力的技術支持。
近十年來，颱風的預報由單一模式集合預報，發展為多模式超級集合預報，模式的初始場質量和微物理參數化方案也得到不斷改善。
「多一些模式，會提高準確預報的可能性，就如同100個人做決策比1個人做決策犯錯誤的概率要低一點。」錢奇峰解釋說。
從2012年開始，臺海中心開發並持續改進颱風路徑集合預報訂正方法，就是通過最新實況定位在集合預報中優選一定數目的好成員，少數好成員的平均比集合平均「更管用」。
錢奇峰「復盤」了過去幾年的颱風預報後發現，以24小時颱風預報路徑誤差為例，在應用同樣資料的情況下，該方法能將中央氣象臺2010年的107公裡誤差縮小到88公裡，將2011年的112公裡誤差縮小到82公裡。
規範颱風定強 更準確地鎖定颱風強度
2014年7月，第9號颱風「威馬遜」從海上向華南狂奔而來，並且一路加強。7月18日8時，距其登陸僅有7小時到8小時，可以說是防災的黃金時刻，但它看起來異常強壯，初步估計其最大風力已超過16級，遠超以往登陸華南的任何颱風。然而預報中的一個「潛規則」是決不輕易預報一個歷史極值，預報員是否敢篤定地預報出這個令人瞠目的強度？
這一難以抉擇的「接力棒」交到了中央氣象臺首席預報員許映龍手上。上至國家防總，下至受颱風影響的每一個人，都在等著這次至關重要的預報。一旦發布如此預報強度，態勢就會變得非常緊急，不僅要啟動最高級別預警和應急響應，還要付出轉移大量人員等高昂社會成本。
7月18日8時，臺海中心將「威馬遜」的強度定為55米/秒，更強調登陸強度可能將達到60米/秒。中國氣象局啟動重大氣象災害（颱風）最高的Ⅰ級應急響應。
隨後，海南緊急撤離了登陸點附近人員達18萬，加上之前大範圍提前撤離的人員，僅文昌撤離的人員就達到30萬。7月18日15時30分前後，「威馬遜」登陸文昌，登陸時中心附近最大風力有17級（60米/秒）。「威馬遜」前兩次登陸時達到超強颱風級別，是1973年以來登陸華南的最強颱風。
那麼，預報員報出如此強度颱風的自信從哪裡來？這就要提到中央氣象臺的DVORAK颱風定強業務。這項技術有著嚴格的規範和約束條件，能夠讓預報員實時了解颱風結構的演變，掌握颱風強度指數變化，最終確定颱風強度。
DVORAK技術是目前世界上最為成熟和最具操作性的颱風業務定強分析手段，為世界各大颱風業務中心廣泛採用。臺海中心於2012年建立了基於世界氣象組織推薦使用的DVORAK技術的颱風業務定強分析流程，並開展業務試驗。
「業務定強的規範化提高了颱風衛星監測的定量分析應用能力，保證了颱風強度分析的一致性、連續性、可比性。」錢奇峰說。
提升綜合實力 點滴改變匯集成長源流
十年前，颱風預報員可能更相信歐洲和日本的預報。
而最近幾年，錢奇峰每次出國參加國際會議，能更明顯地感覺到國外對中國採用的新技術越來越關注。他說，在一點一滴地潛移默化之中，我國颱風預報技術逐漸累積起來就出現了較大的飛躍。
目前，我國已初步建成了以氣象衛星、都卜勒天氣雷達、探空氣球、地面自動觀測站、海上浮標為基礎的實時颱風綜合觀測體系。甚至在颱風尚未生成的時候，臺海中心便開始對其進行監測，主要依靠手段是衛星和數值模式形勢場預報。如今，「風雲」系列衛星不斷升空，預報員可參考的衛星資料不僅變得豐富起來，其解析度、時間頻次和定標精度等都有很大提升。當颱風逼近沿海時，都卜勒天氣雷達、密集的地面觀測站、探空氣球、海上浮標等觀測儀器，都有助於刻畫颱風登陸後的結構。
MICAPS平臺的應用，也在預報中起到重要作用。十年前，預報員要製作一張路徑預報圖，光作圖就需要半個多小時，現在只要5分鐘甚至更少，而且信息豐富得多。錢奇峰說，自去年起預報員已經應用MICAPS4.0版本，產品製作更便利，預報發得更快，極大地提高了效率，「節省下來時間可以讓預報員做更多研究和討論」。
他告訴記者，今年汛期，臺海中心計劃針對颱風四個象限風圈開展預報試驗，可以更好地描述颱風的大風結構特徵，更準確地確定颱風大風的影響範圍。
海洋氣象篇：做海洋強國戰略的堅強後盾
中國氣象報報記者 崔國輝
近年來，中國氣象局颱風與海洋氣象預報中心（以下簡稱臺海中心）為南海島礁建設、亞丁灣護航、「雪龍號」脫困和「馬航」搜尋等重大任務提供了大量保障服務。近年來，我國海洋氣象業務在監測、預報預警和服務等方面取得了哪些進步？
監測：從空白到立體海洋氣象觀測站網
2007年，國家氣象中心剛成立臺海中心時，我國大部分海域海洋氣象監測接近空白，港口、航道等重要區域的海洋氣象監測密度極低；探測手段少、監測要素少，缺少海浪、海流等海洋要素觀測……
2008年以來，在國家需求的牽引下，隨著環渤海及其臨近海域海洋氣象災害預警系統建設和中國氣象局氣象災害預警工程南海、東海海洋氣象監測預警保障應急項目等實施，海洋氣象自動站如雨後春筍般大規模出現。
目前，中國氣象局已經建成較為全面、立體的海洋氣象觀測站網，共建設沿海自動氣象站500餘個、海島自動氣象站300多個、浮標氣象站約40個、天氣雷達31部……同時，還建立了包含天氣雷達、自動氣象站、探空雷達、全球導航衛星系統氣象觀測站（GNSS/MET）等10類氣象裝備運行監控及保障的信息化業務應用系統（ASOM）。
「離海岸越遠，布設氣象站點就越困難，獲得天氣要素的難度就越大。」臺海中心副主任趙偉說。在沿岸海域，氣象數據可以通過沿岸的陸基站獲得；在近海海域，浮標站不僅能觀測氣象要素，也能夠實時監測海浪、海溫、海流等信息；對遠海而言，獲得海洋氣象數據主要依賴各種衛星的雲圖產品和反演產品。
2016年發射的「風雲四號」衛星成像精度更高，可探測通道範圍更多，並可觀測閃電、大氣溼度等，不僅利於海上強對流天氣預報，對於海霧、颱風等預報都更有利。除了「風雲」系列衛星，中國氣象局還綜合運用多國衛星資料等。
此外，越來越多志願海洋觀測船加入海洋氣象觀測項目，國際間數據交換系統的建設也為我國遠海觀測和重大遠洋活動氣象保障提供了便利。
預報：從單一到精細化格點預報
「那時候，預報員基於有限的海島和沿海氣象站的人工觀測數據做出預報。像整個渤海海區的天氣，只有一個海浪值和風力值。」趙偉回憶十年前海洋預報的情況時說，「用單一預報描述某一海域的天氣顯然不夠精細，預報若要精細到格點上，就得靠精細化數值預報模式。」目前，國家氣象中心已經開發了海浪模式、颱風模式、風暴潮模式、海霧模式與汙染物擴散模式等海洋專業氣象數值預報模式。
2016年4月18日，國家級海洋氣象精細化格點預報正式發布。到目前，針對風、海浪、海上天氣現象、能見度要素的產品空間解析度可精細至10公裡，預報間隔為6小時，預報時效達5天。圍繞我國每個島礁、海上鑽井平臺，氣象部門可根據其需求提供預報產品。
近十年來，海洋氣象預報取得了飛躍式的發展，海上大風預報準確率近80%，海霧預報的TS評分近0.4。
海上引發災難的往往是瞬時大風，也就是陣風。「過去預報員多根據經驗，在平均風的基礎上加上一兩級作為陣風等級；如今格點預報加入了瞬時風要素的預報，基於模式診斷預報出瞬時大風，更加科學、準確。」趙偉說。
服務：從著眼近海到支撐遠洋國家戰略
十年前，中央氣象臺只針對13個近海海區發布預報。如今，該臺每天發布覆蓋世界氣象組織第十一海上天氣區（東經90°至142°，南緯12°至北緯45°）的海區預報。
隨著2009年《海洋氣象預報業務規定》發布，我國海洋氣象預報業務體系分為國家級、區域中心級、省級和地（市）級共四級，不僅統一了預報結果，預報業務也更加集約化，漁民在一個海域收到五花八門的預報結果的情況不復存在。
針對較專業的服務對象，如遠洋公司、搜救中心和漁政指揮中心，氣象部門在提供常規海洋氣象預報服務產品的同時，也會根據其特殊需求提供有針對性的專業服務。
我國海洋氣象服務從最初單純為漁民海上捕撈提供服務，拓展到目前的海洋防災減災、國家安全、海洋經濟發展、海洋生態環境保護等多個領域。
「一帶一路」倡議實施及我國遠洋貿易的蓬勃發展，對海洋氣象業務提出更高要求。未來，臺海中心將持續提升海洋氣象預報能力，將海洋氣象業務覆蓋範圍由責任海區向遠海、大洋延伸，並擴展至全球海域，更好地服務我國海洋強國戰略。
團隊篇：鋼絲上的優美舞者
中國氣象報記者 黃彬
颱風預報就像在鋼絲上跳舞，中國氣象局颱風與海洋氣象預報中心（以下簡稱臺海中心）主任錢傳海曾如是說。在颱風生成直至消亡的每一個點上的預報都伴隨著風險和壓力，預報員所走的每一步都要謹慎。
作為「鋼絲上的舞者」，在預報服務過程中，臺海中心預報團隊通過一點一滴積累，讓「舞步」穩定而優美。
2012年，第14號颱風「天秤」生成後與當年第15號颱風「布拉萬」形成雙颱風效應。「天秤」在臺灣屏東縣登陸並向廣東東部沿海靠近，大有登陸廣東之勢。如果根據過去的預報技術手段和經驗，預報員可能預報「天秤」會在廣東再次登陸。但預報員基於集合預報的颱風路徑預報訂正方法，同時結合過去對雙颱風相互作用的實踐經驗和認識，提前五天準確預報了「天秤」登陸後的路徑。
在2016年第1號颱風「尼伯特」的預報過程中，臺海中心頂著壓力與風險對多家模式預報的「尼伯特」路徑進行及時調整，最終準確預報了「尼伯特」的轉向點。
錢傳海介紹，2012年24小時颱風路徑預報誤差首次突破百公裡大關，達到95公裡；2013年預報誤差達到82公裡；2014年預報誤差再減小至78公裡。同時，48小時至120小時路徑預報準確率也不斷提高。
數字看起來很簡單，但背後卻凝聚著臺海中心預報團隊多年的努力和奮鬥。
十年前，臺海中心剛成立時主要承擔颱風預報與海洋氣象預報業務。2011年，國家氣象中心組建專業特色預報員團隊，其中，颱風預報團隊經過多年發展，提升了臺海中心的預報技術水平和能力，強化了預報員的協作能力並促進預報員科研水平提升。
「現在，隨著業務基礎不斷夯實，每個團隊成員都有明確的科研工作方向，在隊伍中的年輕預報員身上體現得更為明顯。」颱風預報團隊隊長董林說。例如颱風不同等級大風圈分析業務所應用的技術研發工作，就是年輕預報員通過深入分析雲圖、模式和觀測等資料並挖掘、鑽研國外相關技術取得的進展。
科研方向的明確進一步推動著預報員向著「專家型」和「技術型」兩種角色發展和轉變。「近兩年，根據業務實際需要，年輕預報員將更多的精力放在研究客觀預報方法這項工作中，這將使他們成為『技術型預報員』。」董林說，「但預報崗位上又不能缺少『專家型預報員』，同時要加強預報員對模式進行解讀和判斷能力的培養，做到兩條腿走路。」颱風預報團隊不斷發展也促進了「老預報員」發揮傳、幫、帶作用以及年輕預報員能力提升。
針對業務工作中的具體問題，颱風預報團隊建立了合作研究與交流機制。預報團隊成立不同的小組有側重地開展科研攻關，各小組根據課題明確研究思路，細化任務，並在完成研究後進行交流與共享。
「在科研工作中，我們會根據團隊成員的特點進行積極引導，為其確定正確的方向。」董林說。近年來，雖然颱風路徑預報水平不斷提高，但是颱風強度預報水平提高相當緩慢，特別是颱風生成和颱風快速增強的預報更是目前世界上各主要颱風預報中心的業務難點。董林和呂心豔所帶領的研究小組正在從事相關方法研究，其中，颱風生成預報的客觀方法已經在業務試運行階段。此外，預報團隊還根據業務的精細化需求進一步拓展科研領域。
（來源：《中國氣象報》2017年3月22日三版 責任編輯：張林）