時(shí)間跨度越長(zhǎng)，天氣預(yù)報(bào)越不準(zhǔn)的“魔咒”怎么破？

國(guó)家自然科學(xué)基金氣候系統(tǒng)預(yù)測(cè)基礎(chǔ)科學(xué)中心精準(zhǔn)把脈氣候

本報(bào)記者 張 曄

天氣、氣候與人們的生活息息相關(guān)。從過(guò)去每天晚上7點(diǎn)30分準(zhǔn)時(shí)守在電視前收聽(tīng)中央氣象臺(tái)第二天的天氣預(yù)報(bào)，到如今隨時(shí)在智能手機(jī)上查看未來(lái)15天的天氣情況，足以可見(jiàn)人們對(duì)天氣、氣候的關(guān)注。

但是，細(xì)心的人們會(huì)發(fā)現(xiàn)，24小時(shí)之內(nèi)的天氣狀況預(yù)報(bào)結(jié)果比較準(zhǔn)，時(shí)間越往后，預(yù)報(bào)結(jié)果越容易出現(xiàn)偏差，而一個(gè)月之后的天氣狀況幾乎無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

12月10日，國(guó)家自然科學(xué)基金氣候系統(tǒng)預(yù)測(cè)基礎(chǔ)科學(xué)中心在南京信息工程大學(xué)揭牌。作為首個(gè)落戶(hù)江蘇的基礎(chǔ)科學(xué)中心，該項(xiàng)目由南京信息工程大學(xué)王會(huì)軍教授牽頭，聯(lián)合中山大學(xué)共同實(shí)施。

作為項(xiàng)目首席專(zhuān)家，王會(huì)軍表示，該中心將著重解決10—30天延伸期天氣預(yù)報(bào)、2年內(nèi)的厄爾尼諾現(xiàn)象以及未來(lái)全球氣候變化等科學(xué)問(wèn)題，將有望成為全球氣候預(yù)測(cè)的重要智庫(kù)之一。

填補(bǔ)天氣預(yù)報(bào)和氣候預(yù)測(cè)之間的“縫隙”

“以前對(duì)于氣象預(yù)報(bào)的研究分為天氣預(yù)報(bào)和氣候預(yù)測(cè)，能夠進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)的時(shí)限一般是1—10天，氣候預(yù)測(cè)的時(shí)限則是一兩個(gè)月至幾年，10—30天的延伸期領(lǐng)域的天氣預(yù)報(bào)相對(duì)來(lái)說(shuō)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(bào)與氣候預(yù)測(cè)從字面上看起來(lái)差不多，但是研究的方法卻不相同。

羅京佳說(shuō)， 天氣預(yù)報(bào)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(jìn)行預(yù)測(cè)的時(shí)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(bào)則處于兩者之間，既要觀云識(shí)天氣，也要計(jì)算海洋對(duì)大氣和陸地各項(xiàng)指標(biāo)的影響，如果只是簡(jiǎn)單地利用傳統(tǒng)預(yù)報(bào)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(bào)是懸而未決的難題。2013年，世界氣象組織把延伸期預(yù)報(bào)作為重點(diǎn)工作之一，并提出國(guó)際“次季節(jié)至季節(jié)預(yù)測(cè)計(jì)劃”，目前全球共有11個(gè)業(yè)務(wù)模式參與到這一計(jì)劃中，主要關(guān)注高影響天氣的次季節(jié)可預(yù)報(bào)性(即對(duì)暴雨、寒潮、干旱等極端天氣幾周內(nèi)的變化進(jìn)行預(yù)報(bào))，我國(guó)開(kāi)發(fā)的模式也在其中。

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

向世界級(jí)氣候預(yù)測(cè)難題發(fā)起挑戰(zhàn)

“今年夏季，長(zhǎng)江中下游流域遭遇強(qiáng)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(jìn)而影響整個(gè)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(cè)系統(tǒng)，不僅可以耦合大氣、海洋、陸面等不同模式，對(duì)未來(lái)2年內(nèi)的氣候情況進(jìn)行有針對(duì)性的預(yù)測(cè)，而且還可以結(jié)合人工智能算法，提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，對(duì)厄爾尼諾現(xiàn)象提前18個(gè)月的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率已經(jīng)可以提高到80%以上。目前，國(guó)際上只有這套系統(tǒng)可以提供未來(lái)2年的厄爾尼諾實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)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(mén)提交了今夏長(zhǎng)江流域強(qiáng)降雨的預(yù)測(cè)。“今后我們還將繼續(xù)優(yōu)化這套系統(tǒng)，比如對(duì)降雨強(qiáng)度、分布地區(qū)的預(yù)測(cè)將更加準(zhǔn)確。”羅京佳說(shuō)。

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(shuō)，世界上同時(shí)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(cè)這個(gè)地區(qū)的氣候變化非常困難。

但是，我國(guó)減災(zāi)防災(zāi)、生態(tài)文明建設(shè)和應(yīng)對(duì)氣候變化等工作，都需要?dú)庀罂茖W(xué)研究提供穩(wěn)定的支撐。

王會(huì)軍告訴記者，氣候預(yù)測(cè)是一個(gè)具有強(qiáng)烈社會(huì)需求的世界級(jí)科學(xué)難題，迄今為止還沒(méi)有建立起完整的氣候預(yù)測(cè)理論，世界上還沒(méi)有任何一個(gè)國(guó)家擁有成熟的氣候預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。“成立氣候系統(tǒng)預(yù)測(cè)基礎(chǔ)科學(xué)中心的目的，便在于集中聚焦氣候預(yù)測(cè)研究的三大科學(xué)難題：厄爾尼諾和南方濤動(dòng)(ENSO)與海溫的預(yù)測(cè)、延伸期天氣預(yù)報(bào)、年際—年代際氣候預(yù)測(cè)，我們將從季風(fēng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論、精細(xì)化陸面過(guò)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(cè)理論方面展開(kāi)科學(xué)攻堅(jiān)，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)若干關(guān)鍵突破，提高氣候預(yù)測(cè)科學(xué)水平和準(zhǔn)確率。”

[責(zé)任編輯：楊凡、汪洋]

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