受限于氣象科學認知水平

準確預報天氣還是件挺難的事

□ 婉 珺

3月23日是第58個世界氣象日。

氣象離我們的生活很近，風霜雨雪，與每天的生活都息息相關。但了解氣象的人很少，天氣預報是怎么來的，為什么有時報不準？中國氣象局影視中心總工程師朱定真談了個中原因。

人們平常所說的計算機天氣預報指的是氣象數值預報，是把現實中的物理現象描述成數學模型，通過計算機進行演算來預測這些物理現象將如何發展。可以說，氣象科學就是探究如何用數學方程來描述物理現象的過程。

然而，天氣模擬過程中涉及的變量非常多，需要集合大量的信息才能反映出天氣的變化特征，這就需要巨大且沒有上限的計算能力，無論計算能力提升到多高的水平，對氣象來說都是不夠用的。現在流行的“云計算”“大數據”，在氣象的研究和應用中都不是新鮮事。

好的天氣預報除了最強的計算能力，還需要準確的觀測信息，因為只有知道了今天的溫度，才能根據模型算出明天的溫度。如今，全球范圍內建設了許許多多的觀測站，數量還在不斷增加，但依然無法滿足氣象研究和預報的需求。理想狀態下，我們希望觀測站均勻分布在地球表面，最好順著經線和緯線的方向每隔一公里設立一個站點用來收集數據。姑且不論在大海中央建觀測站的難度，即便是在陸地上這也是難以實現的。當然只有地球表面還遠遠不夠，畢竟我們要模擬的大氣層并不是只有一個平面，不同的高度也都需要設立觀測站。所以我們需要遙感，需要衛星從天上進行觀測。通過衛星遙感技術我們能夠將大氣中不同層次的物質反應和運動規律反演出來。為什么現在我們能夠很好地預報出臺風，正是因為當臺風在海上剛剛形成的時候就通過衛星看到它了，之后如何發展、如何運動也一目了然。

無論是超級計算機，還是遙感衛星，都是氣象預報工作中必備的技術。它們幫助預報員算得更快、看得更遠。但受限于人類目前對氣象科學的認識水平，我們仍做不出完全準確的天氣預報。

2017年，中國氣象局已經被世界氣象組織命名為世界氣象中心。除了數值預報較世界一流水平還有差距以外，我們的觀測網絡已經不亞于世界強國。面對氣象災害時的一整套防災減災體系，中國已經達到國際一流水平。以前我們說“抗臺風”“戰臺風”，現在我們說“防臺風”，臺風來之前該撤退的撤退，科學應對。同等災害發生的情況下，人員傷亡程度和經濟損失都在逐漸下降。中國幅員遼闊，遇到的氣象災害也更多，所以我們對災害更了解，應對的經驗更豐富。

氣象學所涉及的知識面非常廣，說它是“上知天文，下知地理”也不夸張。氣象學研究的不單單是刮風下雨，而是從海洋到太空，涵蓋了大氣圈、水圈、 巖石圈、生物圈、冰凍圈組成的“五大圈”。氣象系統是一個開放的系統，會受到來自各個方面的影響，無論是太陽光的照射，還是海水的流動，都會影響到氣象變化。亞馬遜雨林的一只蝴蝶扇動翅膀，可能會引起德克薩斯州的一場龍卷風——洛倫茲的“蝴蝶效應”，描述的就是天氣的敏感性。氣象學研究中，我們需要用到物理學去解釋大氣和海洋的運動，需要用到化學來了解物質的變化，需要用到數學來統計和計算。研究氣象的人，需要學習數學系的數學、物理系的物理，在有了非常強的基礎之后，才來學氣象這個專業。除了基礎科學，氣象學還要用到最尖端科技，無論是最強的超級計算機，還是最新的探空衛星，都會在第一時間應用到氣象學中。甚至有人說，氣象學的發展代表了一個國家的國力。