天氣預(yù)報為何越來越準(zhǔn)了?

岳冉冉 董瑞豐

俗話說：四月亂穿衣。確實，一夜之間，湖南的人們從棉衣過渡到短袖，這種多變的天氣，大家出門前都習(xí)慣了看一看天氣預(yù)報。但您是否清楚目前天氣預(yù)報的準(zhǔn)確率多高？它的“前世今生”怎樣？未來的天氣預(yù)報會如何發(fā)展？中國科學(xué)院大氣物理研究所曾慶存院士給大家做出了解答。

預(yù)報準(zhǔn)確率可達80%

曾慶存介紹，目前天氣預(yù)報3天的準(zhǔn)確率在全球范圍可達70%至80%，如果是一定區(qū)域，比如我國華南地區(qū)的3天預(yù)報，準(zhǔn)確度能高于80%。同時，國際上天氣預(yù)報的有效性已從早期的1-3天提高到5-7天。

“天氣預(yù)報達到‘十報九準(zhǔn)’甚至‘十報十準(zhǔn)’，目前來說不大可能。”曾慶存說，天氣有偶然性，它不在人工實驗室里，也不被人為控制，是預(yù)報總會有偏差。

從“憑經(jīng)驗”到“算數(shù)值”

“古人看云識天：天上鉤鉤云，地上雨淋淋。這是過去的天氣預(yù)報——憑個人經(jīng)驗?！痹鴳c存說。

到了20世紀(jì)，人們已發(fā)明和應(yīng)用了氣象儀器來測量大氣狀態(tài)，氣象學(xué)開始進入“科學(xué)時代”。特別是無線電的應(yīng)用，使各地氣象觀測數(shù)據(jù)能及時匯總到一個中心，繪成“天氣圖”，但天氣圖還是嚴(yán)重依賴預(yù)報員的主觀判斷。

20世紀(jì)上半葉，科學(xué)界提出用描述大氣運動的原始方程組作定量天氣預(yù)報的構(gòu)思，但方程組非常復(fù)雜，無法直接求解。1961年，曾慶存在深入分析天氣演變過程的理論基礎(chǔ)上，首創(chuàng)半隱式差分法，在國際上首次成功求解大氣斜壓原始方程組，畫出了世界上第一張用原始方程組的天氣預(yù)報圖。我國科學(xué)家創(chuàng)造的半隱式差分法和此后又創(chuàng)新的平方守恒法，至今仍在國際上廣泛應(yīng)用。

未來能預(yù)測幾十年后氣候

天氣能預(yù)報，氣候也能嗎？曾慶存回答：能。

曾慶存舉了個例子：如果要預(yù)報幾天后的天氣，只需考慮大氣，但如果要預(yù)測幾年甚至幾十年后的氣候，還需要考慮海洋、陸地植被、太陽活動等等。

在數(shù)值天氣預(yù)報的基礎(chǔ)上，我國逐漸發(fā)展出短期氣候預(yù)測系統(tǒng)，并將最終建成研究和預(yù)估全球氣候和生態(tài)環(huán)境變化的“數(shù)值模擬裝置”。

曾慶存表示，預(yù)測未來一個月、一年，甚至幾十年的氣候，關(guān)系到國民經(jīng)濟建設(shè)方方面面，如夏季洪澇、冬季霧霾、農(nóng)業(yè)規(guī)劃、能源布局等，在全球變暖背景下，氣候預(yù)測愈顯重要。

2009年，曾慶存與其他科學(xué)家就萌生了建立地球模擬器的想法。在數(shù)百位科學(xué)家的共同努力下，“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”于2018年在北京市懷柔科學(xué)城破土動工，并將于2022年完工。該裝置將為國家防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對氣候變化、大氣環(huán)境治理等重大問題提供科學(xué)支撐。