天氣預報課程中學生主觀能動性的培養

王 妍 譚桂容 任慧軍

(南京信息工程大學，江蘇 南京 210044)

在數值預報問世前，預報員在天氣預報中的地位是不容忽視的，隨著數值預報業務水平的不斷提高，數值產品漸漸取代了預報員天氣形勢的外推預報，未來還有可能取代天氣預報中氣象要素場的預報。在短短的幾十年的時間內，數值預報業務發展的速度之快是值得氣象工作者驕傲之處，不僅提高了預報的時間、空間分辨率，而且大氣中的物理過程描述的更加精細，在提高預報準確率的同時，還豐富了預報產品。盡管數值預報取得了一定的成就并在業務中發揮著重要的作用，但是預報員主觀分析仍是不可取代的，忽略預報員的作用只會導致已有的數值產品得不到廣泛有效的應用和預報準確率的下降。但目前仍存在著大量的新預報員過分依賴數值預報產品，忽視預報員本身的主觀能動性的現象。薛紀善[1]分析了數值預報與預報員經驗的優勢和缺陷，指出雖然數值預報無論是精細量化的程度還是準確率都已超出了傳統天氣圖分析制作的天氣預報，但是它不能代替預報員的綜合預報，預報員對數值預報產品的解釋應用可以明顯提高預報質量。章國材[2]在研究預報員在天氣預報中的作用時，指出預報員的作用是不可缺少的。因此在信息發展的年代，需要與時俱進，既要充分利用數值預報產品，也要發揮預報員的主觀預報能力，找到數值預報與預報員主觀預報的最佳結合點。

南京信息工程大學大氣科學學院在培養預報員的教學課程中，“天氣預報綜合實習”是不可忽視的實踐教學課，并且學生在主修此課程期間也表現出極大的興趣，但教學效果仍有待提高，主要問題是學生過分依賴數值預報產品，導致預報準確率不高。譚桂容[3]分析了“天氣預報綜合實習”教學中的重點和難點，并提出了課程中的常見問題，如學生把握不了天氣的整體形勢，缺乏動態演變觀念，局部系統分析不周詳。本文旨在充分發揮學生的主觀分析能力，使其更好更有效地應用數值預報產品，提高預報的準確率。

1 現代天氣預報業務與課程現狀

1950年，我國開始了天氣預報業務，預報是由預報員依據天氣學理論分析天氣圖外推形勢制作的。1960年，數值預報正式提供給預報員使用，在原有的天氣學方法制作預報的基礎上，增加了數值預報產品[4]。數值預報是從觀測到的大氣、海洋資料出發，借助計算機對控制大氣、海洋的方程組進行積分，從而對未來的大氣、海洋作出預報，此時數值產品只是作為預報員預報的參考工具。20世紀80年代初，數值預報已取得了重大成就，主要表現在衛星遙感資料的應用、數值模式分辨率的提高和數值模式描述大氣物理過程的精細化等細節處理的得當。目前數值預報基本取代了預報員的形勢場外推預報，并正向單要素預報發展，這是預報員值得驕傲的成就，但數值預報仍存在著一定的問題，主要表現在以下兩個方面：

(1)對不同尺度的系統，預報準確率不同。對于天氣尺度的系統，7～8天的預報準確率是可圈可點的，而中小尺度系統的預報還不成熟，主要原因在于模式對云、降水、下墊面的模擬比較粗糙，方程組過于簡單，導致模式對中小尺度的系統預報能力薄弱，掌握不住短時強對流性天氣，出現嚴重漏報的現象。

(2)數值預報對轉折性的天氣預報能力差。模式把復雜的大氣、海洋運動，用簡化的數學、物理方程程序化，不可避免地忽略某些天氣系統的變化，因此對于轉折性的天氣難以預報準確。

相反，預報員具有主觀能動性，預報員在實踐中的經驗積累來源與對歷史真實大氣過程的親身體驗，對天氣過程的關鍵細節更具有豐富的經驗，突破了模式的局限性。對于中小尺度系統的天氣，應用衛星、雷達、自動站等非常規資料，對短時強對流性天氣做出及時的預報。對于轉折性的天氣，根據歷史個例相似性，預報員則能提供針對性的預報結論。從而預報員可以對模式不能把握的天氣做出更好的預報。因此，即使現階段數值預報業務的發展已日漸成熟，但以天氣學方法為主導思想的預報員主觀分析和數值預報產品的有效結合，仍為目前預報業務的指導思想，缺一不可。

“天氣預報綜合實習”課程是我校大氣科學專業學生走向預報員工作崗位的重要實踐教學課之一，在授課中教師運用中央氣象臺自主研發的氣象信息綜合分析處理系統(Meteorological Information Combine Analysis Process System，簡稱MICAPS)[5]訓練學生，該系統通過各種氣象數據的圖形和圖像，對各種氣象圖形進行編輯加工，實現了人機交互功能，為預報員提供了一個信息全面、方便快捷的中期、短期、短時天氣分析預報制作的工作平臺。實習內容是用實況氣象資料作未來24～48小時內的公眾要素預報，包括天空狀況、風向風速、溫度預報。此內容貼近生活，因此學生在聽課過程中表現出極大的興趣，這對教學效果有著積極正面的影響，教師在講課的過程中也仔細全面地講解了天氣預報的兩種方法，即天氣學方法和數值預報方法。結果筆者發現學生在學習過程中的興趣基本落在數值產品上，在預報過程中完全依賴數值預報產品，而缺乏主觀判斷分析能力。

2 原因分析

針對課程現狀，筆者與學生深入談話并做了詳細的調查問卷，總結原因如下：

(1)天氣學方法的單調性。天氣學方法即是用所學的理論知識對天氣形勢進行合理的外推，其步驟繁瑣，天氣圖內容單一，方法難度大，思考要全面，學生聽到這部分授課內容時往往會眉頭緊鎖，表示聽教師講解基本可以接受，但自己分析新的形勢時無從下手，只能考慮一到兩個簡單的方面，而想不到更深入、更廣的內容，學生對此內容存在抵觸心理。

(2)數值產品的多樣性。學生在經歷了枯燥單一的天氣學方法后，第一次接觸數值產品預報圖，表現出極大的好奇心，因為數值預報產品不僅種類繁多，而且直觀易懂，不需要過多的主觀分析，就可做出天氣預報，此時學生已經把枯燥的天氣學方法拋于腦后。

(3)學生理論聯系實際能力薄弱。在開設“天氣預報綜合實習”課程前，學生已主修“天氣學”“天氣學分析”“天氣學診斷分析”“衛星氣象學”“雷達氣象學”等理論課程，但把理論應用到實踐時效果卻不盡如人意，在學習天氣預報過程中引導學生進行理論與實際相結合存在一定的困難，要轉變學生的思想需要一定的時間，而課程時間有限，學生接受能力有別，因此存在部分學生在課程結束后仍然沒有掌握天氣預報的技術要領。

3 教改思考

由以上分析可知，多種原因導致學生在預報過程中過分依賴數值產品，而忽視了本身的主觀分析，數值預報產品得不到廣泛、有效的應用。筆者通過近兩年的研究，試圖尋找出解決方法，提出以下幾點建議：

(1)加強“有紙化天氣預報”階段的實踐內容。增加手工分析天氣圖課時，學生雖然主修過“天氣學分析”課程，但是對于槽線、切變線、高低壓中心、鋒面的定位仍不夠準確，需要任課教師對這部分內容反復深入指導，只有讓學生自己繪制出準確的天氣圖，才能更深入地掌握天氣整體形勢，細致分析局部系統的生消演變，在此階段教學過程中切忌求快，一定要讓學生掌握用天氣學方法分析未來天氣形勢和影響系統，建立短期預報思路。

(2)加強數值預報產品性能的對比分析。由于模式的初始值、物理過程、動力過程本身的不確定性和局限性，使得預報結果總是存在不同程度的差異，教師通過實況資料講解各種數值預報產品的性能，使學生認識到數值預報產品是有一定的不足之處，從而在使用過程中加以訂正，而不是不加思考地直接拿來數值預報結果，缺失了主觀能動性的發揮。

(3)強化學生掌握“人機結合”的重要性。通過歷史個例講解，讓學生認識到天氣預報中預報員的作用體現在對數值模式產品了解以及對各種資料和方法的綜合分析應用和訂正能力上，尤其對復雜的、局地性的天氣，預報員在預報過程中起著至關重要的作用。

(4)采取獨立思考、分組討論、組織學生觀看中央氣象臺會商相結合的教學方式，先讓學生獨立思考天氣系統的生消演變，然后分小組討論，畢竟單體個人的思維方式是固定的，很容易忽略天氣圖中重要的信息，小組討論的教學方式有利于學生互相個體思維中的亮點，學生在討論中之間互相學習，反而比教師的 “填鴨式”教學效果好。在授課期間，組織學生觀看早上8點的中央氣象臺全國天氣會商，讓學生了解目前氣象部門的業務流程，在觀看的過程中學習各省臺領班預報員的預報思路和方法。

4 結語

“天氣預報綜合實習”是我校大氣科學專業必修課之一，也是學生走向工作崗位的最后一課，是結合學生大學四年所學的專業理論知識，理論聯系實際的一門實踐課。此課程旨在通過集中的訓練，讓學生熟練掌握天氣預報的基本思路、合理有效地利用各種信息圖表，發揮人腦的主觀能動性，作出及時的天氣預報，因此對學生主觀能動性的培養應長抓不懈，為地方氣象臺站培養高質量的應用型人才。

參考文獻：

[1]薛紀善.和預報員談數值預報[J].氣象，2007，33(8)：3～11.

[2]章國材.預報員在未來天氣預報中的作用探討[J].氣象，2004，30(7)：8～11.

[3]譚桂容.天氣預報綜合實習課程的教學研究[J].氣象水文裝備，2010，21(3)：56～57.

[4]端義宏.中央氣象臺天氣預報服務業務的過去、現在和將來[J].氣象，2010，36(7)：5～11.

[5]吳洪.氣象信息綜合分析處理系統(MICAPS)第三版培訓教材[M].北京：氣象出版社，2010.