天氣預(yù)報越不準(zhǔn)的“魔咒”怎么破？我國向世界級氣候預(yù)測難題發(fā)起挑戰(zhàn)

天氣、氣候與人們的生活息息相關(guān)。從過去每天晚上7點30分準(zhǔn)時守在電視前收聽中央氣象臺第二天的天氣預(yù)報，到如今隨時在智能手機上查看未來15天的天氣情況，足以可見人們對天氣、氣候的關(guān)注。

但是，細心的人們會發(fā)現(xiàn)，24小時之內(nèi)的天氣狀況預(yù)報結(jié)果比較準(zhǔn)，時間越往后，預(yù)報結(jié)果越容易出現(xiàn)偏差，而一個月之后的天氣狀況幾乎無法準(zhǔn)確預(yù)測。

12月10日，國家自然科學(xué)基金氣候系統(tǒng)預(yù)測基礎(chǔ)科學(xué)中心在南京信息工程大學(xué)揭牌。作為首個落戶江蘇的基礎(chǔ)科學(xué)中心，該項目由中國科學(xué)院院士、南京信息工程大學(xué)教授王會軍牽頭，聯(lián)合中山大學(xué)共同實施。

作為項目首席專家，王會軍表示，該中心將著重解決10—30天延伸期天氣預(yù)報、2年內(nèi)的厄爾尼諾現(xiàn)象以及未來全球氣候變化等科學(xué)問題，將有望成為全球氣候預(yù)測的重要智庫之一。

填補天氣預(yù)報和氣候預(yù)測之間的“縫隙”

“以前對于氣象預(yù)報的研究分為天氣預(yù)報和氣候預(yù)測，能夠進行天氣預(yù)報的時限一般是1—10天，氣候預(yù)測的時限則是一兩個月至幾年，10—30天的延伸期領(lǐng)域的天氣預(yù)報相對來說涉及不多。” 南京信息工程大學(xué)教授羅京佳告訴記者。

天氣預(yù)報與氣候預(yù)測從字面上看起來差不多，但是研究的方法卻不相同。

羅京佳說， 天氣預(yù)報一般要考慮氣溫、氣壓、溫度等因素,這些都是大氣層本身變化的結(jié)果，并且這種變化速度非常快;而氣候變化則慢很多，科學(xué)家進行預(yù)測的時候，需要考慮大氣、海洋、陸地等多圈層之間的物質(zhì)能量交換。

延伸期天氣預(yù)報則處于兩者之間，既要觀云識天氣，也要計算海洋對大氣和陸地各項指標(biāo)的影響，如果只是簡單地利用傳統(tǒng)預(yù)報天氣的方法就容易出現(xiàn)偏差。

目前，在全球大氣科學(xué)領(lǐng)域，延伸期天氣預(yù)報是懸而未決的難題。2013年，世界氣象組織把延伸期預(yù)報作為重點工作之一，并提出國際“次季節(jié)至季節(jié)預(yù)測計劃”，目前全球共有11個業(yè)務(wù)模式參與到這一計劃中，主要關(guān)注高影響天氣的次季節(jié)可預(yù)報性(即對暴雨、寒潮、干旱等極端天氣幾周內(nèi)的變化進行預(yù)報)，我國開發(fā)的模式也在其中。

從時間尺度上看，延伸期領(lǐng)域的天氣預(yù)報可看做是常規(guī)天氣預(yù)報和氣候預(yù)測之間的“縫隙”。“填補這個‘縫隙’非常難，在氣候模式中必須準(zhǔn)確刻畫出天氣和氣候系統(tǒng)多尺度相互作用的過程。”南京信息工程大學(xué)教授徐邦琪說，課題組將加強季節(jié)內(nèi)振蕩及其尺度相互作用的機理研究，提出新的延伸期預(yù)報理論和方法，“將有望提高延伸期預(yù)報的準(zhǔn)確率，居民出行可以避免異常天氣，防災(zāi)部門也能提前做好相關(guān)預(yù)防措施。”

向世界級氣候預(yù)測難題發(fā)起挑戰(zhàn)

“今年夏季，長江中下游流域遭遇強降雨，局部地區(qū)發(fā)生超歷史警戒水位的大洪水，這就是厄爾尼諾現(xiàn)象在作怪。”羅京佳告訴記者。

厄爾尼諾現(xiàn)象是指在太平洋中部和東部的熱帶海洋地區(qū)，海水溫度異常持續(xù)變暖，進而影響整個世界氣候。而東亞地區(qū)緊靠太平洋，氣候變化與厄爾尼諾現(xiàn)象息息相關(guān)。

據(jù)羅京佳介紹，課題組已經(jīng)研發(fā)出一套高精度氣候預(yù)測系統(tǒng)，不僅可以耦合大氣、海洋、陸面等不同模式，對未來2年內(nèi)的氣候情況進行有針對性的預(yù)測，而且還可以結(jié)合人工智能算法，提高預(yù)測的準(zhǔn)確性，對厄爾尼諾現(xiàn)象提前18個月的預(yù)報準(zhǔn)確率已經(jīng)可以提高到80%以上。目前，國際上只有這套系統(tǒng)可以提供未來2年的厄爾尼諾實時預(yù)測結(jié)果。

在今年3月，他們就依據(jù)這套系統(tǒng)向有關(guān)部門提交了今夏長江流域強降雨的預(yù)測。“今后我們還將繼續(xù)優(yōu)化這套系統(tǒng)，比如對降雨強度、分布地區(qū)的預(yù)測將更加準(zhǔn)確。”羅京佳說。

除此之外，東亞地區(qū)常年受季風(fēng)影響。“季風(fēng)地區(qū)海陸系統(tǒng)復(fù)雜，西面是青藏高原，東面是太平洋副高壓帶，北面有冷西伯利亞高壓，南面海溫較高。”中山大學(xué)教授楊崧介紹說，世界上同時受冬季季風(fēng)和夏季季風(fēng)影響的只有東亞地區(qū)，想要準(zhǔn)確預(yù)測這個地區(qū)的氣候變化非常困難。

但是，我國減災(zāi)防災(zāi)、生態(tài)文明建設(shè)和應(yīng)對氣候變化等工作，都需要氣象科學(xué)研究提供穩(wěn)定的支撐。

王會軍告訴記者，氣候預(yù)測是一個具有強烈社會需求的世界級科學(xué)難題，迄今為止還沒有建立起完整的氣候預(yù)測理論，世界上還沒有任何一個國家擁有成熟的氣候預(yù)測業(yè)務(wù)系統(tǒng)。“成立氣候系統(tǒng)預(yù)測基礎(chǔ)科學(xué)中心的目的，便在于集中聚焦氣候預(yù)測研究的三大科學(xué)難題：厄爾尼諾和南方濤動(ENSO)與海溫的預(yù)測、延伸期天氣預(yù)報、年際—年代際氣候預(yù)測，我們將從季風(fēng)系統(tǒng)動力學(xué)理論、精細化陸面過程模式、熱帶海氣相互作用、季節(jié)內(nèi)振蕩、年際—年代際氣候預(yù)測理論方面展開科學(xué)攻堅，力爭實現(xiàn)若干關(guān)鍵突破，提高氣候預(yù)測科學(xué)水平和準(zhǔn)確率。”(張曄)