时间跨度越长,天气预报越不准的“魔咒”怎么破?

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  天气、气候与人们的生活息息相关。从过去每天晚上7点30分准时守在电视前收听中央气象台第二天的天气预报,到如今随时在智能手机上查看未来15天的天气情况,足以可见人们对天气、气候的关注。

  但是,细心的人们会发现,24小时之内的天气状况预报结果比较准,时间越往后,预报结果越容易出现偏差,而一个月之后的天气状况几乎无法准确预测。

  12月10日,国家自然科学基金气候系统预测基础科学中心在南京信息工程大学揭牌。作为首个落户江苏的基础科学中心,该项目由南京信息工程大学王会军教授牵头,联合中山大学共同实施。

  作为项目首席专家,王会军表示,该中心将着重解决10—30天延伸期天气预报、2年内的厄尔尼诺现象以及未来全球气候变化等科学问题,将有望成为全球气候预测的重要智库之一。

  填补天气预报和气候预测之间的“缝隙”

  “以前对于气象预报的研究分为天气预报和气候预测,能够进行天气预报的时限一般是1—10天,气候预测的时限则是一两个月至几年,10—30天的延伸期领域的天气预报相对来说涉及不多。” 南京信息工程大学教授罗京佳告诉记者。

  天气预报与气候预测从字面上看起来差不多,但是研究的方法却不相同。

  罗京佳说, 天气预报一般要考虑气温、气压、温度等因素,这些都是大气层本身变化的结果,并且这种变化速度非常快;而气候变化则慢很多,科学家进行预测的时候,需要考虑大气、海洋、陆地等多圈层之间的物质能量交换。

  延伸期天气预报则处于两者之间,既要观云识天气,也要计算海洋对大气和陆地各项指标的影响,如果只是简单地利用传统预报天气的方法就容易出现偏差。

  目前,在全球大气科学领域,延伸期天气预报是悬而未决的难题。2013年,世界气象组织把延伸期预报作为重点工作之一,并提出国际“次季节至季节预测计划”,目前全球共有11个业务模式参与到这一计划中,主要关注高影响天气的次季节可预报性(即对暴雨、寒潮、干旱等极端天气几周内的变化进行预报),我国开发的模式也在其中。

  从时间尺度上看,延伸期领域的天气预报可看做是常规天气预报和气候预测之间的“缝隙”。“填补这个‘缝隙’非常难,在气候模式中必须准确刻画出天气和气候系统多尺度相互作用的过程。”南京信息工程大学教授徐邦琪说,课题组将加强季节内振荡及其尺度相互作用的机理研究,提出新的延伸期预报理论和方法,“将有望提高延伸期预报的准确率,居民出行可以避免异常天气,防灾部门也能提前做好相关预防措施。”

  向世界级气候预测难题发起挑战

  “今年夏季,长江中下游流域遭遇强降雨,局部地区发生超历史警戒水位的大洪水,这就是厄尔尼诺现象在作怪。”罗京佳告诉记者。

  厄尔尼诺现象是指在太平洋中部和东部的热带海洋地区,海水温度异常持续变暖,进而影响整个世界气候。而东亚地区紧靠太平洋,气候变化与厄尔尼诺现象息息相关。

  据罗京佳介绍,课题组已经研发出一套高精度气候预测系统,不仅可以耦合大气、海洋、陆面等不同模式,对未来2年内的气候情况进行有针对性的预测,而且还可以结合人工智能算法,提高预测的准确性,对厄尔尼诺现象提前18个月的预报准确率已经可以提高到80%以上。目前,国际上只有这套系统可以提供未来2年的厄尔尼诺实时预测结果。

  在今年3月,他们就依据这套系统向有关部门提交了今夏长江流域强降雨的预测。“今后我们还将继续优化这套系统,比如对降雨强度、分布地区的预测将更加准确。”罗京佳说。

  除此之外,东亚地区常年受季风影响。“季风地区海陆系统复杂,西面是青藏高原,东面是太平洋副高压带,北面有冷西伯利亚高压,南面海温较高。”中山大学教授杨崧介绍说,世界上同时受冬季季风和夏季季风影响的只有东亚地区,想要准确预测这个地区的气候变化非常困难。

  但是,我国减灾防灾、生态文明建设和应对气候变化等工作,都需要气象科学研究提供稳定的支撑。

  王会军告诉记者,气候预测是一个具有强烈社会需求的世界级科学难题,迄今为止还没有建立起完整的气候预测理论,世界上还没有任何一个国家拥有成熟的气候预测业务系统。“成立气候系统预测基础科学中心的目的,便在于集中聚焦气候预测研究的三大科学难题:厄尔尼诺和南方涛动(ENSO)与海温的预测、延伸期天气预报、年际—年代际气候预测,我们将从季风系统动力学理论、精细化陆面过程模式、热带海气相互作用、季节内振荡、年际—年代际气候预测理论方面展开科学攻坚,力争实现若干关键突破,提高气候预测科学水平和准确率。”(张晔)

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