我國(guó)持續(xù)性天氣異常預(yù)報(bào)淺述

中圖分類號(hào)：P41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

摘要：持續(xù)性天氣異?？梢砸l(fā)多種嚴(yán)重的氣象災(zāi)害，深入了解持續(xù)性重大天氣異常，提高其預(yù)報(bào)能力、延長(zhǎng)其預(yù)報(bào)時(shí)效可以有效減少持續(xù)性天氣異常給人民生活生產(chǎn)造成的危害。本文針對(duì)我國(guó)持續(xù)性天氣異常預(yù)報(bào)的意義及該項(xiàng)研究的現(xiàn)狀和方向作了淺述。

關(guān)鍵詞：持續(xù)性天氣異常預(yù)報(bào)；現(xiàn)狀；方向

一，持續(xù)性天氣異常的危害及持續(xù)性天氣異常研究的意義

據(jù)中央氣象臺(tái)監(jiān)測(cè)顯示，截至2013年7月29日，持續(xù) 高溫少雨的天氣，使中國(guó)西北寧夏、新疆、甘肅部分地區(qū)遭遇干旱，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和群眾生活受到影響。與此同時(shí)，受持續(xù)降雨影響，松花江流域發(fā)生1998年以來最大洪水，嫩江上游發(fā)生超50年一遇的特大洪水，黑龍江發(fā)生1987年以來最大洪水，黑龍江、嫩江和松花江干流800 多處堤防發(fā)生滲漏、沖刷、管涌等險(xiǎn)情。持續(xù)性天氣異常給人們的生活生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的危害。

氣候異常是對(duì)氣候正常相對(duì)而言的。所謂氣候正常，是指氣候的變化接近于多年的平均狀況，比較合于常規(guī)和較適宜于人類的活動(dòng)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。氣候異常則是指不經(jīng)常出現(xiàn)的，如奇冷、奇熱嚴(yán)干、大雨嚴(yán)冰、強(qiáng)風(fēng)等。

有研究者對(duì)近六十年來我國(guó)持續(xù)性暴雨事件的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，六十年來，我國(guó)持續(xù)性重大天氣異常事件呈現(xiàn)出頻次增多、強(qiáng)度增大、影響范圍呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。持續(xù)性天氣異?？梢砸l(fā)多種嚴(yán)重的氣象災(zāi)害，如夏季持續(xù)性暴雨引發(fā)的洪澇、持續(xù)性的高溫?zé)崂?、冬季雨雪冰凍?zāi)害、春秋季低溫連陰雨以及持續(xù)干旱少雨天氣等。無論哪一種持續(xù)性天氣異常都會(huì)給人民的生產(chǎn)生活造成了嚴(yán)重的影響，使得國(guó)民經(jīng)濟(jì)遭受重大損失，甚至還會(huì)威脅到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。深入了解持續(xù)性重大天氣異常，提高其預(yù)報(bào)能力、延長(zhǎng)其預(yù)報(bào)時(shí)效是各級(jí)政府與廣大人民群眾對(duì)氣象科技工作者提出的迫切需要解決的科學(xué)問題，對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要的意義。

二，持續(xù)性天氣異常預(yù)報(bào)的研究現(xiàn)狀

目前最先進(jìn)的天氣預(yù)報(bào)的時(shí)效為10天左右，我國(guó)目前天氣預(yù)報(bào)的能力已經(jīng)接近7天。

過去幾十年，我國(guó)中期天氣預(yù)報(bào)的發(fā)展主要經(jīng)歷了自然天氣周期法、天氣型分類法、指數(shù)循環(huán)法等統(tǒng)計(jì)與診斷預(yù)報(bào)方法和以中期數(shù)值預(yù)報(bào)為代表的動(dòng)力預(yù)報(bào)方法的發(fā)展歷程。最近十多年來，中期數(shù)值天氣預(yù)報(bào)取得了很大的進(jìn)展，特別是資料同化技術(shù)和模式的性能都有了很大的提高，模式的耦合技術(shù)也有了進(jìn)一步發(fā)展。

總的看來，我國(guó)雖然開始探索發(fā)展延伸期預(yù)報(bào)技術(shù)，但針對(duì)持續(xù)性重大天氣異常的機(jī)理和預(yù)報(bào)理論研究這樣的重大科學(xué)難題還缺乏深刻認(rèn)識(shí)。從科學(xué)上看，對(duì)持續(xù)性重大天氣異常一到兩周以上的預(yù)報(bào)是目前最具有挑戰(zhàn)性的課題。

一到兩周以上的天氣預(yù)報(bào)是介于短期天氣預(yù)報(bào)和短期氣候預(yù)測(cè)之間最薄弱的環(huán)節(jié)，缺乏有效的預(yù)報(bào)理論和方法，對(duì)其的研究也是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外氣象界共同面臨的重大前沿氣象科學(xué)技術(shù)問題。把預(yù)報(bào)時(shí)效延伸到對(duì)政府有決策價(jià)值的時(shí)間長(zhǎng)度（1～2周以上），研究我國(guó)持續(xù)性重大天氣異常形成機(jī)理的新理論和新預(yù)報(bào)方法，已成為我國(guó)氣象領(lǐng)域面臨的重大挑戰(zhàn)。

目前，我國(guó)發(fā)展了以海面溫度異常和青藏高原積雪異常的外部強(qiáng)迫信號(hào)等為主要因子的短期氣候預(yù)測(cè)的理論與方法。雖然預(yù)測(cè)能力有限，但已經(jīng)具有較完整的理論基礎(chǔ)，基于動(dòng)力與統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的短期氣候預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)已經(jīng)建立。然而，在時(shí)效為一到兩周及其以上的延伸期預(yù)報(bào)領(lǐng)域，我國(guó)一直沒有重大突破。

究其實(shí)質(zhì)，對(duì)持續(xù)性重大天氣異常一到兩周以上的預(yù)報(bào)主要取決于一些大氣的慢變過程和地球表面的外強(qiáng)迫因子。延伸期預(yù)報(bào)時(shí)效還可在大氣的持續(xù)記憶的特點(diǎn)和一些長(zhǎng)生命史的緩慢振蕩中挖掘潛力：如把大氣低頻振蕩作為持續(xù)性天氣異常延伸預(yù)報(bào)的關(guān)鍵切入點(diǎn)進(jìn)行研究與預(yù)報(bào)試驗(yàn)。低頻振蕩是大氣環(huán)流的準(zhǔn)周期變化，主要有兩個(gè)主要頻帶，分別為十到二十天和三十到六十天。三十到六十天振蕩，后被稱為MJO。對(duì)于絕大多數(shù)異常天氣現(xiàn)象，目前確定性的天氣預(yù)報(bào)限制在十天以內(nèi)，而MJO活動(dòng)在季節(jié)內(nèi)的時(shí)間尺度上可能存在至少十五到二十五天（甚至更長(zhǎng)）的可預(yù)報(bào)性。利用MJO的準(zhǔn)周期變化特征來預(yù)報(bào)相關(guān)地區(qū)的持續(xù)異常天氣過程一直是國(guó)際努力的方向。再如通過集合預(yù)報(bào)也是提高已有條件下的數(shù)值預(yù)報(bào)能力和延伸預(yù)報(bào)時(shí)效的重要途徑之一。利用不同初始條件所做預(yù)報(bào)的集合預(yù)報(bào)技術(shù)可以減少初值敏感等帶來的誤差。同樣，采用多模式結(jié)合可以減少由于模式物理過程的不確定性而導(dǎo)致的預(yù)報(bào)誤差，從而提高模式的預(yù)報(bào)技巧。

三，持續(xù)性重大天氣異常預(yù)報(bào)的研究方向

持續(xù)性的重大異常天氣往往是多種時(shí)空尺度、多種外強(qiáng)迫因子共同作用的結(jié)果，這使得準(zhǔn)確預(yù)報(bào)持續(xù)性重大異常天氣極為困難。雖然困難重重，但也并非無計(jì)可施。要深入理解持續(xù)性重大異常天氣發(fā)生的原因以及關(guān)鍵影響因子的異常特征， 并在數(shù)值模式上對(duì)這些關(guān)鍵因子的預(yù)報(bào)在時(shí)效上要增長(zhǎng)，準(zhǔn)確率要提高。

重大持續(xù)性天氣異常的形成，涉及到局地復(fù)雜的下邊界強(qiáng)迫以及海陸氣相互作用影響的物理過程、尤其是青藏高原的動(dòng)力和熱力影響。能否產(chǎn)生持續(xù)性重大天氣異常，特別是持續(xù)性強(qiáng)降水取決于大尺度環(huán)流的異常程度和持續(xù)時(shí)間，既取決于來自海洋上的暖濕空氣的強(qiáng)弱和持續(xù)時(shí)間，同時(shí)也取決于來自于北方的冷空氣的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，只有當(dāng)冷、暖空氣穩(wěn)定地持續(xù)對(duì)峙時(shí)才會(huì)形成我國(guó)持續(xù)性降水天氣，

開展持續(xù)性重大天氣異常的預(yù)報(bào)必然要涉及到預(yù)報(bào)強(qiáng)降水持續(xù)時(shí)間、出現(xiàn)的區(qū)域和范圍以及強(qiáng)降水的強(qiáng)度，同時(shí)也還涉及到預(yù)報(bào)時(shí)效要達(dá)到一到兩周以上的難題。持續(xù)性強(qiáng)降水的發(fā)生往往與大尺度環(huán)流的持續(xù)異常直接相關(guān)。

持續(xù)性重大天氣異常通常發(fā)生在有利于其形成的大尺度環(huán)流持續(xù)異常背景條件下，不斷出現(xiàn)能產(chǎn)生強(qiáng)降水的天氣尺度系統(tǒng)的頻繁活動(dòng)以及形成有利于產(chǎn)生強(qiáng)降水天氣系統(tǒng)生成、發(fā)展的動(dòng)力、熱力條件與水汽條件。正因?yàn)槿绱?，其研究主要涉及到大尺度環(huán)流和天氣尺度系統(tǒng)之間的相互作用；它還涉及到不同空間尺度的大氣環(huán)流的相互作用；還涉及幾小時(shí)（中尺度系統(tǒng)）至幾十天（低頻波）的多時(shí)間尺度相互作用的問題。所以它具有多時(shí)空尺度相互作用、不同層次、不同緯度帶大氣環(huán)流的相互作用的復(fù)雜性。所以，今后這一方面主要的研究?jī)?nèi)容需從半球尺度、大陸尺度、天氣尺度和中尺度多尺度天氣系統(tǒng)的相互作用入手，研究產(chǎn)生持續(xù)性重大天氣異常的多尺度天氣波動(dòng)的演變特征，剖析大氣遙相關(guān)對(duì)持續(xù)性天氣異常環(huán)流的作用，研究形成我國(guó)持續(xù)重大天氣異常的低頻振蕩的形成源地、傳播特征及其對(duì)持續(xù)性重大天氣異常形成的作用和機(jī)理以及研究建立形成我國(guó)持續(xù)性重大天氣異常的物理模型。

在持續(xù)性天氣異常預(yù)報(bào)的研究中，應(yīng)發(fā)展物理診斷與統(tǒng)計(jì)分析理論和方法，在此基礎(chǔ)上尋找影響大尺度環(huán)流持續(xù)異常背景形成和活躍的天氣尺度系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展以及中尺度系統(tǒng)形成和發(fā)展的物理過程與物理因子及其與持續(xù)性重大天氣異常的關(guān)系，在觀測(cè)資料和模式預(yù)報(bào)結(jié)果中把握關(guān)鍵環(huán)流異常特征，提取相應(yīng)的強(qiáng)信號(hào)，從而建立持續(xù)性重大天氣異常物理統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)的理論和方法，以更好地實(shí)現(xiàn)持續(xù)性天氣異常預(yù)報(bào)的突破。

綜上所述，持續(xù)性天氣異常預(yù)報(bào)意義重大，我國(guó)在持續(xù)性天氣異常預(yù)報(bào)方面取得了很大突破，但仍需明確研究的方向和內(nèi)容，提高預(yù)報(bào)時(shí)效。

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