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《人民日报》:气候预测准确吗?这篇文章告诉你!面对全球变暖、极端气候事件频发给人类带来的挑战,加强气象预报预测并及早未雨绸缪,是应对气候变化的重要举措。
近日,中国气象局面向公众发布气候预测信息,今后大家可以通过国家气候中心及各地气象局官方网站,查询未来一段时间的气候预测结果。这对持续提升我国气候预测水平、更好地应对气候变化具有重要意义。国家气候中心全球监测产品,显示今年3月全球平均气温距平空间分布情况。图中暖色代表气温偏高,冷色代表气温偏低。中国气象局供图
气候预测包括哪些内容?预测准确率怎么样?我们如何科学用好气候预测,更好促进人与自然和谐共生?针对这些问题,记者进行了采访。

什么是气候预测?

主要是对延伸期(11天到30天)、月、季节和年度气候趋势进行预测。核心技术长足发展,让我国气候预测准确率稳步提高

葡萄枝条在架子上萌发攀爬,嫩绿的片片新叶生机盎然。河北省张家口市怀来县桑园镇夹河村,村民郝忠元正在葡萄园里忙着浇地、抹去多余的葡萄芽。

葡萄露天种植,天气气候着实关键。4月12日晚上,一股寒潮袭来,老郝和家人赶忙在地里点起火堆给葡萄增温,好多新芽还是冻坏了。“种地,最盼能摸准老天爷的脾气!”老郝说,“除了一两周以内的天气预报,如果能提前知道更长时期的天气就好了,这样就能及时调整葡萄出土时间,准备防灾物资,降低气候带来的影响。”
老郝渴盼了解的“天气预报够不着的天气”,专业名称就是:气候预测。
气候预测主要是对延伸期(11天到30天)、月、季节和年度气候趋势进行预测,包括气温、降水等气象要素相较于平均状态的偏离程度,重要天气过程和极端天气气候事件等。
今年3月23日世界气象日,中国气象局首次面向公众发布未来11天到30天的《气候预测公报》。4月2日,在中国气象局召开的新闻发布会上,有关负责人介绍了今年全国汛期气候趋势预测情况,这是气象部门第一次向公众发布全国汛期气候趋势预测。“我国是世界上最早开展气候预测业务的国家之一。”国家气候中心首席预报员、气候预测室总工程师陈丽娟说,“不过,气候预测是大气科学领域的世界性难题,而我国处于东亚季风区,季节和年际变率大,影响我国气候的系统复杂,气候预测信息还有较大的不确定性。因此,此前的气候预测服务主要面向政府部门,供各行业作为决策参考,没有向公众发布。”

近期,中国气象局经过深入调研分析,决定开始向公众发布气候预测信息。从事气候预测研究和业务工作已有26年的陈丽娟感到“肩上的压力更大了”。不过,她和同事们也清楚地认识到,“随着经济社会各方面需求的持续增加、科技的发展进步,这件事势在必行。”

天气预报对人们的生产生活、交通出行帮助很大,但天气预报主要提供最近几天的信息,这与现代生产生活多方面的需求还存在差距。随着经济社会快速发展,很多领域需了解更长时间的气候预测信息,各行各业对气候预测的需求很迫切。

与此同时,我国持续推进气候业务能力建设,通过科技创新、潜心发展,气候预测业务完成了从以物理统计为主,到以气候预测数值模式(简称气候模式)为基础、动力与统计方法相结合的转变,以气候模式为代表的气候预测核心技术有了长足发展,客观化预测水平有了很大提升,气候预测准确率稳步提高。

“以前我们发布气候预测信息时可能信心不足,现在报得比较好了,这也为面向公众发布气候预测增添了底气。”中国工程院院士、国家气候中心首任主任丁一汇说。

怎样预测气候?

气候模式是基础,科学家编写反映很多数理方程原理的复杂程序,再通过最先进的超级计算机进行运算

呈现在我们面前的气候预测“产品”,到底是怎样“生产”出来的?

“现代气候预测主要基于气候模式和物理机制诊断相结合的办法。”国家气候中心主任宋连春介绍,经过近半个世纪的发展,目前国内外气候模式对气候系统的模拟、刻画已经比较全面。

地球的气候系统由海洋、陆地、大气、冰冻圈、生物圈这五大圈层构成,非常复杂。气候模式可以说是对气候系统的数学表达,科学家编写反映很多数理方程原理的复杂程序,再通过超级计算机进行运算,对未来的气候演变趋势作出预测。气候模式要用的数据量大得惊人,往往达到几十个TB(万亿字节),有的预测要用高速计算机“转”好几个月。

“另一方面,气候模式虽然有长足的发展,然而在准确模拟海洋、陆地、大气、冰冻圈、生物圈等多圈层的相互作用方面,还有很长的路要走。”宋连春说,“因此我们在气候预测中,会基于大量历史观测数据,利用数学和物理规律,诊断全球海洋、海冰、陆面过程等对东亚季风环流的影响,这也是非常重要的手段。”

宋连春表示:“实际气候预测业务中,是以气候模式为基础、动力与统计方法相结合‘两条腿走路’,获取气候模式预测信息和机理诊断的关键要素预测信息,进行最优集成,然后给出气候预测结论。”

在科研工作者的不断努力下,如今我国的气候模式已发展到第三代。这一模式由国家气候中心吴统文研究员带领团队自主研发,于2020年11月通过评审,进入准业务化运行。第三代气候模式的气候预测性能有明显提升,达到国际先进水平。

“随着物理、数学、化学等领域的科技进步以及计算机的发展,我国气候预测准确率呈现螺旋式上升的趋势。”陈丽娟说。

“在气候预测业务历史上,有很多成功的案例。”陈丽娟介绍,例如,2018年汛期预测东亚夏季风偏强,我国北方地区降水明显增多,长江中下游降水偏少,对全国夏季旱涝分布的预测与实况基本一致。

“当然,受科技发展水平的限制、人类认知的局限以及可预报性上限的影响,气候预测还有不准确的方面。”陈丽娟坦承。

她举例说,对2008年的南方低温雨雪冰冻事件,没有提前一两个月预测出来。在那以后,我国设立了一批科研项目,通过深入研究,对气候变化背景下出现持续性低温冷害的机理认知更为清晰,对这类极端气候事件的预测和服务也取得了明显进步。

“气候预测准确率是有‘天花板’的。”陈丽娟说,一般认为,气候预测准确率上限为75%至85%。目前,我国气候预测的准确率达到70%左右。

气候预测如何应用?

影响气候的因子极为复杂,不确定性较大。公众要科学合理地使用预测结果
“雨季什么时候到来,什么时候结束?这是我每年最揪心的事情。”湖南澧水流域水利水电开发有限公司防汛办主任刘世军说。眼下,他和湖南省气象部门保持热线联系,密切关注着每天滚动更新的气候预测和天气预报信息。
澧水公司管理着江垭和皂市两个大型水库。雨季开始前,水库要计划腾库;雨季结束时,要拦洪蓄水。澧水是山溪性河流,洪水陡涨陡落。雨季开始时间和结束时间是水库运行的重要时间节点,把握不准,就可能给防洪、发电、保生态用水等带来不利影响。”刘世军说。
去年5月中旬,湖南省专业气象台提出澧水流域将在6月上旬进入雨季,这一预测与实况基本吻合,为澧水公司科学调度提供了决策依据。
陈丽娟认为,随着气候预测准确率和公众认知度的提升,气候预测在防灾减灾以及各行各业的生产规划等方面,将得到更有效的应用,农业、水利、工业、交通、电力、旅游、体育等很多领域都将受益。
服务防汛抗旱——我国地形复杂,受东亚夏季风系统变率大的影响,每年七大江河流域的旱涝情况不同。在防汛抗旱物资储备、农业灌溉用水和水力发电调度方面,准确的预测可以使灾害损失降低到最小,使水利资源的利用效益发挥到最大。
助力农业生产——准确的气候预测和天气预报服务相结合,有利于农业生产的安全运行。例如,准确预测春季气候是否异常、春雨多寡、气温高低,可以帮助农业生产部门及广大农民对农作物选种、播种进行科学决策。
对预测阴晴冷暖的天气预报,我们几乎每天都会接触到。而对于气候预测,很多人或许还感到陌生。

实际上,气候预测的结果,正给全世界带来一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。当前,包括我国在内的全球100多个国家和地区已经提出了碳中和目标,这一气候雄心和降碳行动的依据,主要就是科学家们利用气候模式做出的长期气候预测:随着人类活动持续排放大量二氧化碳等温室气体,未来几十年全球气温将不断攀升、持续变暖,人类面临巨大风险和挑战。

气候预测、天气预报,“测”与“报”的一字之差,清晰表明了二者的精准度和不确定性是有差别的。预估未来较长时期的气候,机理复杂,变数很大,显然更为困难。不过,存在不确定性不等于不可靠和不能用。从以往对全球平均气温上升趋势的预测和实况对照来看,气候模式的可信度就很高。加大力度攻坚克难,让气候预测越来越精准可靠,及早预知未来气候状况并采取有效行动,我们就可以更好地趋利避害,利用好风、光等气候资源,同时避免或减轻灾害影响。

天气气候和我们的生产生活息息相关。如今,气候频频走极端,加快建设气象强国,努力把准天气气候的“脉动”,我们才能切实保障生命安全、生产发展、生活富裕、生态良好,让人与自然生命共同体永续发展、生生不息。

解疑 | 天气预报“不靠谱”?有可能是你的感觉出了错今年入汛以来,强降雨天气频繁影响我国多地。在暴雨天气来临前,气象部门会通过各种途径发布气象预报和预警信息,有时碰到一些预报与公众实际感受偏差的时候,又免不了受到吐槽。国外天气预报员甚至有“面对公众嘲讽,气象人员如何保持心理平衡”的小册子。
中央气象台首席预报员马学款表示,所谓预报是对未来天气现象的一种预测,那预测肯定不是百分之百准确的,而且永远不可能达到百分之百的准确。随着预报时效的延长,预报的不确定性会逐渐提高,或预报准确率会逐渐下降。降雨强度越强,它的预报难度也会越大。预报准确率24小时比48小时略高,72小时要更低一些。时效每增加一天,准确率会大概下降1-2个百分点。
天气预报为何不准?
为了回应公众“天气预报不准”的抱怨,中国天气网曾经制作了一组图解报道“天气预报为何不准?”以回应质疑,到底是哪些因素影响了天气预报呢?天气预报怎样才算准?公众应该如何科学理解天气预报的准确性呢?一起来看看吧
第一,现代天气预报学科毕竟还是一个年轻的学科

尽管早在距今3000多年前的殷商时代,我国就有了气象观测方面的记录,但建立在现代科学基础上的天气预报只有百余年的历史,特别是对于目前世界通用的数值预报方法来说,我国于1955年才开始摸索研究,1969年才正式发布短期数值天气预报。短短几十年的时间,我们不能苛求它做到“万无一失”。
第二,大气运动远比你想象得要复杂

目前为止,人类对大气运动中的规律的认识仍然很有限。有一个听起来很美丽的词语,它形容了一个很虐心的事实,那就是“蝴蝶效应”。“一只南美洲亚马孙河流域热带雨林中的蝴蝶,偶尔扇动几下翅膀,可以在两周以后引起美国德克萨斯州的一场龙卷风。”蝴蝶扇动翅膀尚且如此,何况城市热岛、温室效应以及错综复杂的地形地貌特征等等对大气的影响,再加上大气运动本身还存在内在的随机性。将这错综复杂、千头万绪的种种因素搞清吃透并在模拟运算中精准详尽的描述几乎不可能,也可以说我们还不能完全真实全面地模拟大气演变,只能做到近似地、无限接近真实地对其进行模拟,因此不免存在误差。
打个比方,如果将天气预报比作给老天爷把脉,那么老天爷感冒是几只蝴蝶搞得鬼、它们分别是谁、它们各自用了什么“伎俩”,你很难火眼金睛、明察秋毫、洞悉一切而后依次列出,因此在判断老天爷的症状是打几个喷嚏就完,还是眼泪鼻涕一把抓、咳嗽喷嚏齐上阵时就做不到指哪打哪、说一不二!
第三,预报是否准确还受到观测手段的限制
卫星、雷达等的诞生相当于给用预报员安上了“千里眼”,从此台风的动向就无法逃脱人类的眼睛,几百公里范围内的突发性强降雨也已经不再是预报上的顽症了。但其实这些高科技的观测手段也是有软肋。
比如说,极轨气象卫星离地球较近,分辨率较高,但是它不可能目不转睛地观察特定区域,当它在运动中偏离这个区域时,该区域就暂时成为观测的“盲区”,而有些天气可能恰巧就在这个时段发生。于是,糟糕,漏掉了。
第四,公众理解偏差和科普宣传不到位
感觉“天气预报不准”还有一个原因不容忽视,就是公众理解的偏差或者说科普宣传的不到位。比如说,在气象监测中,一个观测站的数据要代表一片区域的情况,因此,在预报中,观测到某一站点有雨,就可以预报这一站点代表的这片区域有雨,但这片区域的天气情况显然不会是一模一样的。“东边日出西边雨”,即便仅隔一条马路,天气情况也可能各不相同。可能当时正位于“马路的另一边”的你确实没有与雨水碰面,但你要因此而断言预报不靠谱,气象部门真的有点冤,因为我们显然不可能在每一条马路、每一个街区都设置观测站。
即便我们可以精准表述大气运动的方程组、并在每一个街区都设置观测站,在接下来的计算环节还是会遭遇“瓶颈”。
用计算机来运算听起来很简单、很智能,而且世界上最先进的计算机,就是那种计算速度每秒上万万亿次的“大块头”,就安家于气象部门。但是你要知道数值预报的计算量之大、运算之复杂可以说达到“变态”的程度,世界上最聪明的计算机也会“发怵”,在求解描写天气演变过程的流体力学和热力学方程组时也很难做到完美、做到极致,它的计算能力之于预报需求来讲仍有待继续提高,它的运算仍可能存在偏差,也正是因此,才有了人工订正一说。
第五,“你的感觉欺骗了你的心”。
从公众的角度讲,预报的不准确跟人们的心理预期值过高以及选择性记忆有关。在大众的生活中,天气预报对于穿衣、出行、旅游等等日常事宜的意义不仅是参考甚至上升到了依赖,因此,大众对天气预报抱以极高的预期,同时也认为气象部门吃的就是这碗饭,没有理由不给大家一个准确权威的结果。所以,当预报准确的时候大家认为这是正常的、理所当然的,自然不会“难以忘怀”;但是当预报不准的时候,却往往会因影响了工作生活安排而耿耿于怀、记忆深刻。这也是天气预报在大家印象中总是不靠谱的一个重要原因。
天气预报真的不靠谱吗?
从预报员的角度讲,预报工作要受到技术水平、预报经验的制约。其实,预报员真的是这个世界上最愿意说真话的人,没有人比预报员更迫切地渴望预报能够百发百中、说一不二。数据统计显示,2015年,我国24小时晴雨预报准确率为87.3%,24小时最高、最低温度的预报准确率已经突破80%。台风路经预报误差为66公里,这些数据与世界各国的天气预报相比,均处于前列或领先水平。所以,如果你认为天气预报总是不靠谱,那么可能真的是你“感觉出了错”。
总而言之,我们应该明白,天气预报是有局限性的科学,它可以无限接近完美,但永远不可能做到百分之百的准确。


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