精準的天氣預報是這樣得出的

都芃

出行前，打開手機中的天氣預報軟件查看一下天氣，已經(jīng)成為一個必備的環(huán)節(jié)。只需要輕輕滑動頁面，近至隨后幾個小時、遠至十余天后的天氣狀況，都盡在掌握。在這些人們能看到的氣溫、降水量、風力等天氣數(shù)據(jù)背后，還有人們看不到的氣象“黑科技”。這些不斷發(fā)展的氣象科技手段，正在悄悄地改變著天氣預報。

把氣象數(shù)據(jù)放進“榨汁機”里

在天氣預報領(lǐng)域，有一個看似是常識卻很容易被大眾忽視的事情：天氣預報雖然是對未來天氣的預報，但是預報的基礎是監(jiān)測當下的天氣。

國家氣象中心天氣預報技術(shù)研發(fā)室副主任曹勇介紹，所有對未來天氣的預測都要從當下的天氣情況出發(fā)，準確收集當下的天氣數(shù)據(jù)是天氣預報工作的第一步。收集數(shù)據(jù)需要依賴各類氣象觀測設施，比如人們在公園、草坪等戶外場所經(jīng)常能看到的百葉箱，就是最常見的地面氣象觀測設施之一——自動氣象站。要想天氣預報準確，氣象觀測設施就要布置得足夠密集。

例如，僅北京便大約分布了500個自動氣象站，收集來自城市各個角落的風速、風向、空氣濕度等氣象信息。除了常見的自動氣象站，氣象觀測設施還有放飛的探空氣球、飛翔在我們頭頂上空的氣象衛(wèi)星以及部署在眾多城市的天氣雷達等。

有了原始的氣象觀測數(shù)據(jù)，如何利用這些數(shù)據(jù)得出預測結(jié)果，是天氣預報中的關(guān)鍵問題。

“很早以前，我們用的是外推法，就是根據(jù)氣象演變在短時間內(nèi)具有一定連續(xù)性的原則，通過把當前的天氣趨勢外延一段時間，進而得出預報結(jié)果?！辈苡抡f，外推法的預報精準度往往較為有限，如今要實現(xiàn)更加精確的天氣預報，就要依賴超級計算機和預報模型。

“原始的氣象數(shù)據(jù)就像是原材料，超級計算機和預報模型就像是‘榨汁機’。我們把原材料全都投入‘榨汁機’中，經(jīng)過大量的計算，去偽存真、去粗存精。在經(jīng)過精準推演后，我們就能得到一個相對精確的預報結(jié)果?！钡苡乱脖硎荆词故浅売嬎銠C也存在一定的誤差，這時就需要發(fā)揮預報員的關(guān)鍵性作用。他們會依據(jù)長期以來積累的預報經(jīng)驗對輸出結(jié)果進行調(diào)整，從而使天氣預報更加精準。

百米級、分鐘級預報成為現(xiàn)實

在2022年北京冬奧會延慶賽區(qū)開賽的第一天，比賽還未正式開始，氣象預報服務團隊就面臨了一次考驗——判斷現(xiàn)場風速是否適宜比賽。經(jīng)過謹慎研判，該團隊最終對未來天氣給出了判斷：當天中午到下午，賽道上的風速較大，第二天風速會明顯減小。工作人員基于這一信息，決定將當日的比賽調(diào)到次日舉行。事后觀測表明，當天下午的天氣情況果然與預報結(jié)果一致。

目前，我國能夠?qū)崿F(xiàn)的氣象預報精度在部分地區(qū)可以達到千米級甚至百米級，而在時間尺度上則可以實現(xiàn)分鐘級預測?！氨热?，在2022年北京冬奧會舉辦期間，我們的氣象預報服務團隊可以準確給出賽場范圍內(nèi)精確到分鐘級的，涵蓋氣溫、濕度、風速等關(guān)鍵信息的天氣預報?！辈苡卤硎?，要實現(xiàn)如此高精度的氣象預報，首先就要在監(jiān)測上下功夫：要提升監(jiān)測密度、進行加密監(jiān)測，這是精細預報的基礎。2022年北京冬奧會的3個賽區(qū)就布置了400多套氣象觀測設施。

要實現(xiàn)高精度的天氣預報，不僅數(shù)據(jù)要更加豐富、準確，用來進行計算預測的“榨汁機”也要足夠“高精尖”。

“如果我們希望對某一個局部地區(qū)進行高精度的天氣預報，那么我們就可以針對這一區(qū)域的實際情況，單獨搭建一個更加精密且貼合區(qū)域?qū)嶋H特點的預測模型，這樣就會得出更加準確的結(jié)果。當然，這需要氣象觀測團隊、預報團隊以及研發(fā)團隊之間的密切合作?！辈苡抡f。

每部手機都是一個微型氣象站

從過去守在電視機前觀看《天氣預報》節(jié)目到如今在手機上隨時隨地查看任一時間的天氣狀況，天氣預報技術(shù)每一次的進步背后，都離不開多種“硬核”觀測科技手段的有力支撐。

近年來，我國的氣象觀測技術(shù)有了顯著提升，比如在2016年發(fā)射的“風云四號”氣象衛(wèi)星就大大提升了我國的氣象觀測能力。“風云四號”衛(wèi)星目前共有A星、B星兩顆星在軌運行，曹勇介紹，“風云四號”B星的觀測分辨率已經(jīng)可以達到百米級，它甚至能夠“看”清楚云層中的對流泡。

目前，我國已部署了200余部天氣雷達，單部雷達的有效觀測半徑能夠達到200多千米，在我國人口密集的中東部地區(qū)已基本實現(xiàn)無死角覆蓋。當前，氣象部門正在對現(xiàn)有的天氣雷達進行雙偏振改造。經(jīng)過改造的雙偏振天氣雷達能夠更加準確地描述降水粒子的尺寸和形狀、降水類型及分布情況，能夠更好地識別氣象回波、濾除異?；夭?，這將有效提高對雷暴、大風、暴雨、冰雹等災害性天氣的監(jiān)測預警能力。

除了這些“硬核”的觀測手段，如今氣象觀測中還出現(xiàn)了一個新分支——社會化氣象觀測。“每個人的手機中都有可測量氣壓、溫濕度的設備，每部手機就相當于一個微型氣象站，可以用來收集氣象數(shù)據(jù)。”曹勇說，雖然手機收集的數(shù)據(jù)可能相對“粗糙”，但是其優(yōu)勢在于量大。未來，隨著機器學習、人工智能等技術(shù)被越來越多地應用到氣象預測中，社會化氣象觀測所產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)，或許能成為預測模型數(shù)據(jù)來源的有力補充，為實現(xiàn)更加智能化、精準化的天氣預報提供有效支撐。

稿件來源：《科技日報》

（責任編輯：嵇刊）