今年3月23日是第56個世界氣象日,氣象日的主題是“直面更熱、更旱、更澇的未來”。隨著科技水平的提高,如今天氣和氣候數(shù)值預報的準確度也越來越高,為科學決策提供了重要的氣象參考依據(jù)。天氣預報是怎么“算”出來的?
“現(xiàn)代天氣預報始于天氣圖的誕生,世界上第一張?zhí)鞖鈭D誕生于1820年?;谔鞖鈭D的分析使天氣預報的方法和技巧大大豐富。隨著氣象觀測站點數(shù)量的增加,天氣圖的覆蓋面更廣?!苯K省氣象科學研究所高級工程師楊秋明介紹,我國氣象觀測站數(shù)量已達2500多個,這就讓繪制出的天氣圖更接近真實大氣的運動。加之衛(wèi)星遙感技術的應用,可以形成各種不同類型的資料之間的對比、分類、聚類和規(guī)律發(fā)現(xiàn),這使得基于天氣圖的預報準確率逐步提升。
目前歐洲中期數(shù)值天氣預報中心模式預報處于世界領先地位,預報時效已超過10天,已經(jīng)接近了天氣可預報性之極限。
楊秋明說,如今,我國的數(shù)值天氣預報模式與世界先進水平差距正在進一步縮小,2015年我國自主研發(fā)的GRAPES全球數(shù)值預報系統(tǒng)已具備業(yè)務化運行能力,已顯著改善了模式的計算穩(wěn)定性、質(zhì)量守恒性,可提供10天的全球天氣形勢及降水預報。10天以上的天氣氣候預測是主動減災的一個關鍵,對于許多管理部門如農(nóng)業(yè)、電力生產(chǎn)、旅游、交通、水資源、災害風險降低以及衛(wèi)生健康等的決策,最終的需求是月時間尺度以內(nèi)的預報。
“但是,由于天氣和氣候數(shù)值預報模式存在各種不確定性,國際上數(shù)值模式兩周以上的預報誤差仍然增長較快。這些不確定性的來源以及大氣混沌本質(zhì)和復雜的各種耦合過程也尚待深入研究。”楊秋明說,需要更多理論上和技術上的新突破,從根本上改進天氣氣候模式性能,才可能有效地做出較長預報時效的10天以上的延伸期動力預測。
隨著衛(wèi)星遙感等多種觀測手段進步,近10年來氣候觀測獲得的各種數(shù)據(jù)迅速增加,這些科學大數(shù)據(jù)反映和表征著復雜的自然現(xiàn)象與關系,從海量數(shù)據(jù)中提取出部分有效數(shù)據(jù),可以獲得比過去的抽樣分析更全面的與天氣氣候變化密切聯(lián)系的低頻變化信息?!叭绻堰@些觀測資料分解、變換,將其去冗分類、去粗取精,得到關鍵數(shù)據(jù),將這些關鍵數(shù)據(jù)視為多樣化的動態(tài)數(shù)據(jù)變化過程的一系列數(shù)據(jù)解,即可反演出可預報性較大的簡化數(shù)據(jù)模型,顯著減小計算誤差?!睏钋锩髡f。