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氣象員對未來一定時間内的天氣做出預報需要結合哪些

生活 更新时间:2024-07-02 13:04:18

近幾個月,各地暴雨、高溫等天氣事件頻頻登上微博熱搜,極端天氣頻發成為人們對2021年的共同印象。

7月,暴雨橫掃河南全省,台風“煙花”給14個省份帶來持續強風雨影響;入秋以後,黃河流域、漢江流域出現嚴重秋汛,山西等多地遭遇嚴重洪澇災害,冷空氣頻頻影響我國中東部地區……

中央氣象台首席預報員符嬌蘭認為,身為預報員的壓力在逐年增長。近幾年因全球變暖,極端天氣越來越多,但對其準确預報卻是目前技術難以達到的天花闆。

氣象員對未來一定時間内的天氣做出預報需要結合哪些(天氣預報員如何應對準确預報面臨的挑戰)1

中央氣象台首席預報員符嬌蘭(右)。中國氣象局直播截圖

其實,不隻是少見的極端天氣,每一場雨雪的預報都能讓預報員輾轉難眠,“壓力”是被時常挂在嘴邊的詞。預報員如何預報一場暴雨?如何保障重大活動順利進行?如何回應預報不準确的質疑?多位預報員都認為,不斷提高預報技術、不斷學習,才可以自如應對萬變的天氣形勢。

如何預報一場暴雨?

不同于古時的“看雲識天氣”,現在我們看到的天氣預報,是用數值預報模式計算出來的。據預報員們介紹,數值預報模式是使用大氣運動方程建立的數值模式,按時間順序來計算不同高度全球各處氣象要素的值。這個過程計算量巨大,需借助超級計算機來進行。

簡單來說,将氣象觀測數據導入預報模式裡,再經過超級計算機運算,就得出了數值預報。

但天氣形勢時刻在變化,數值也随之變化,小數點後一個數字的變動都可能會讓一場小雨變成大雪。因其突發性和極端性,越是少見的極端天氣,各個模式的預報結果差異越大。所以,計算機得出的數值預報需要預報員憑借豐富的經驗進行人工訂正,才能更準确。

符嬌蘭介紹,首席預報員大部分都是工作至少10年,才能夠積攢出相應的經驗,較為自如地判斷天氣形勢。

今年7月11日至12日,京津冀等地出現入汛以來最強降雨,大部地區出現暴雨到大暴雨,局地特大暴雨,降雨量突破多地曆史極值。符嬌蘭回憶,降雨開始的當天,她正好在值班。她發現,模式預報中顯示的低渦和2016年7月華北極端強降雨過程類似,但整體氣旋強度偏弱,路徑更偏西偏北。“所以我們當時預判,今年這場降水的強度應該是不及2016年的極端降水。”

盡管對降水總的強度有把握,但當時所有的業務模式都顯示了不同的預報結果,分歧非常大。“就預報員來說,大家對氣旋的路徑、強度意見也都不一緻,對強降水的落區和強度分歧也很大,所以當時我非常糾結。”

符嬌蘭聽着同事們的分析,心想糾結歸糾結,最終還是要做出一個科學的決策。她壓下心中的情緒,再次仔細分析各類實況數據,和同事們對當時業務模式預報的結論進行偏差分析。

在目前的天氣預報領域,計算機并不能取代人。“我們這些年做了大量科研工作,知道預報模式在什麼情況下會出現偏差,要分析出偏差的原因是什麼,進而糾正預報結論。當時我還是大膽地對這些業務模式做了訂正,最終得出的降雨強度和落區預報和實際情況還是非常接近的。”符嬌蘭說。

此前2016年7月19日至20日的華北地區極端強降水過程,整個華北、黃淮和東北地區南部都出現了大到暴雨。預報員們發布的強降雨預報信息,給當地政府應對極端天氣,采取應急行動和科學決策提供了依據。“依據天氣預報,當地政府采取應對措施,比如停工、停學,很多單位采取了居家辦公的方式,這些措施減少了人員傷亡和經濟損失。”

與成功預報2016年這場強降水一樣,在今年這場“京津冀入汛最強降雨”中,預報員發揮了重要的作用。從事後的預報質量評估分數來看,這次暴雨預報中預報員的評分比所有的暴雨預報業務模式都要高。“在災害天氣的預報過程中,預報員可以發揮比較好的價值。”符嬌蘭說。

符嬌蘭剛緩過一口氣,在這之後的幾天,河南遭遇了“7·20”極端特大暴雨天氣過程。

河南省氣象台首席預報員蘇愛芳介紹,省氣象台在7月14日就關注到 7月中後期河南将會出現一次極端暴雨天氣,“但說實在的,在弱天氣強迫下形成一個低渦,一路盤旋西行北上,進而影響到河南,這從我們預報員的經驗上來講是比較罕見的。”蘇愛芳自1994年參加工作以來,已經從事預報工作27年,但還沒有見到過這種天氣形勢,報不報、怎麼報都很為難。

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河南省氣象台首席預報員蘇愛芳。中國氣象局直播截圖

7月14日下午,河南省組織了一場大會商。“經過激烈讨論,我們最後形成了過程累計降水量将達到500毫米以上的預報結論。15日,河南省氣象局局長王鵬祥參加了全省的防汛調度會,把這個情況做了彙報,得到了省領導的高度重視。”

向大家告知未來将有一場強度那麼大的雨,預報員們内心承受着很大的壓力。蘇愛芳印象特别深,那時候預報員們每日會商結束後,王鵬祥局長要再三确認:預報結論改不改?預報的強度改不改?預報依據是什麼?

“預報這麼大一場雨,我們當時壓力很大,但是還是堅持報這次分析結果。降雨落區是哪兒,理由是什麼,我們都認真做了彙報。”7月18日,河南有一場強度不大的降水,這讓預報員們擔心之前的預報結論錯了,可能會讓為防汛工作的人白忙一場,心情非常低落。

19日夜間,河南省降水不斷加強,這次預報并沒有落空。“但随着災情險情的不斷加劇,大家的心又提起來了。”蘇愛芳說。雨越下越大,暴雨沖刷土地,水流順着地勢彙入低處,鄭州尖崗水庫和郭家嘴水庫汛情告急。“當時我們給防汛前線每隔一小時做一次決策氣象服務信息,也要為政府決策提供最新的監測預報和預警結論,緊迫性前所未有,但想着把災情和險情損失減到最小,我們堅持下來了。”

20日夜裡,預報員們一夜無眠。在氣象局的會商室裡,除了要分析預報災情險情之外,蘇愛芳和同事們還要面對新聞熱點的“轟炸”。“從20日夜間開始,網上的讨論撲面而來,必須有人要代表河南省氣象局發聲。我作為省局指定的新聞發言人也不敢懈怠,精神高度緊張,那幾天我都忘記了什麼是累,一方面要為我們省的災情痛心,一方面還要面對媒體的壓力。”蘇愛芳說。

在這之後,河南的暴雨災害從7月下旬持續到7月末。8月底到9月下旬,秋汛又開始了。10月份,黃河流域的防汛壓力持續增大。“作為預報員來講,我們承擔了比較重的責任,壓力也很大。但隻有把預報做到最好,為政府決策提供盡量可靠的預報依據,為築牢氣象防災減災第一道防線貢獻自己的力量,才能體現作為一名預報員的價值。”蘇愛芳說。

“每日預報下雨或下雪,晚上都輾轉難眠”

極端天氣之所以稱為“極端”,就是因為出現的概率低。今年我國極端天氣頻發,很多天氣甚至連預報員們也是第一次遇見。預報員深知災害天氣的預報非常重要,但預報也可能會失敗,這往往是壓力的主要來源。

2018年,台風“摩羯”西行北上,河南作為台風不常“光顧”的内陸城市,當地的預報員對台風影響河南的經驗是較為欠缺的。基于當時數值模式得出的“台風路徑偏西,會影響河南”的結論,預報員們本着謹慎的态度,提前兩天做出了河南将有特大暴雨的預報。

蘇愛芳參加了當時武國定副省長主持的防汛調度會。“我記得很清楚,當時武副省長在會上說,天氣預報是有可能不準,但不能大意,大家要重視起來,就當一次防汛演練。這句話令我十分感動。”

實際天氣顯示,“摩羯”登陸後一路向北,與河南擦肩而過,沒有引發高強度降水,這場特大暴雨是“空報”了的。“我心裡面五味雜陳,但想起武副省長這句話,讓我緩解了不少。”幾天後,台風“溫比亞”又是西行北上,有了上一次“空報”的經驗,那這次還報不報特大暴雨?“通過認真、細緻的分析以及會商,我們最終還是給出了豫東将會受‘溫比亞’影響,出現特大暴雨天氣的結論,讓大家提前做好準備。實際情況也确實如此,這次預報取得了較好的服務效果。”

除卻極端天氣,即使一場普通的雨雪也會讓預報員“提心吊膽”。預報員對雨雪總是有特别深的執念,尤其是初雪。符嬌蘭說,每年北京的初雪都能牽動整個中國氣象局和北京市氣象局所有預報員的心。

準确預報初雪是非常困難的,首先要判斷下的是不是雪,到底是雨、雨夾雪還是雪,這非常難以把握。另外,因為積雪對交通有很大影響,所以雪下多大、地面上積雪能積多少也要準确預報。“所以每一次我們預報初雪時都會進行多輪會商,把我們現在已有的技術儲備應用起來。”符嬌蘭介紹。

每次預報結論得出明天要下雨或者下雪,預報員們當天晚上都輾轉難眠,直到第二天看到窗外飄雨或者飄雪了才能長出一口氣。

符嬌蘭感到,身為預報員的壓力在逐年增長。首先,因全球變暖,極端天氣越來越多,但對其準确預報卻是目前技術難以達到的天花闆,“這不僅僅在我們國家,提高極端天氣預報的準确性是全世界氣象部門面臨的一個共同難題。”其次,随着我國經濟社會的發展,人民對美好生活有更高的向往,人們對天氣預報精細化和精準化的要求越來越高。天氣預報的準确性總是受到質疑,符嬌蘭解釋,提升預報準确性需要一個過程,“我們的預報技術和能力是逐年上漲的,但還有很多問題目前不能解決,所以不夠準确也是一個很現實的問題,但我們一直在追求準确的路上不斷進步。”

預報員們常常因為預報結論而感到有壓力,壓力如何緩解?蘇愛芳認為,壓力的緩解來自于預報技術的不斷提高、對預報經驗的不斷積累和預報員自身的不斷學習。“我建議大家要經常開展預報個例的複盤總結分析,汲取新的預報技術知識,進一步提升自己,來應對我們的防災減災工作。”蘇愛芳把河南的暴雨天氣過程資料反複觀看,總結本地的預報指标、天氣形勢,她說,這樣在面對未來的天氣形勢的時候才能做到心中有數。

重大賽事對預報的精細化服務需求,常人難以想象

預報員們除了直接預測天氣,還要考慮天氣與重大活動的配合,保障活動順利進行。一場重大賽事對預報的精細化服務需求,是常人難以想象的。

從2017年開始,符嬌蘭就開始參與針對北京冬奧會的氣象服務保障工作。“我們每年大概是從10月份到次年的3月份,要到相應的賽區去駐訓、值班,通過這樣的經曆來積累預報和服務的經驗。”符嬌蘭介紹,去年延慶賽區迎來了高山滑雪的測試賽,賽事組織方準備在1月16日到19日期間進行訓練和比賽。因為高山滑雪比賽需要用纜車,如果風太大,對纜車的運行是非常不利的。

符嬌蘭和同事們分析,在17日到19日期間有一次冷空氣過程,預測風力在20米每秒以上,這對于纜車的運行影響非常大,因此不建議在這種天氣下使用纜車。“20日之後冷空氣過境,風會逐漸減小,那時對比賽影響不大。賽事的組織方采納了我們的預報意見,把比賽調到了20日。最後,比賽順利進行,冬奧組委給我們發了一封感謝信,感謝我們為這次比賽提供了很好的決策信息。”

山西省氣象局副首席預報員陳小婷參與了今年第十四屆全國運動會開幕式的氣象保障活動。9月15日,開幕式活動在西安奧體中心的體育場舉辦,是一個室外活動。

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山西省氣象局副首席預報員陳小婷。中國氣象局直播截圖

陳小婷介紹,前期預報的結論顯示天氣形勢較穩定, 15日21點之後會出現一些弱的降水,對活動的影響不是特别大。但在15日淩晨,最新的預報結論顯示,由于台風減弱東移,降水系統東移比較迅速,影響奧體中心的降水可能會提早到17點前後,并且在活動舉辦的時段20時至22時,小時雨強會接近兩毫米。

“在這之後,我們每兩個小時向政府部門提供一次專題天氣預報。當天19點30分,我們向政府部門報送了最後一期專報,指出在自然條件以及人工影響的綜合作用下,目前降水的趨勢有所減弱,在21點之後降水逐漸明顯,21點30分之後出現強降水的可能性明顯增大。”

開幕式之前,奧體中心體育場附近出現了分散性的零星降水,整個開幕式過程中是以陰天為主,在開幕式剛剛結束,22點前後出現了比較明顯的降水。

陳小婷從早上睜開眼睛一直到半夜回到家裡,感覺一整天都沉浸在天氣會商裡,“耳邊和腦海中一直都是‘下不下雨、幾點下、下多大,目前這個天氣系統在哪裡,移動速度怎麼樣’。一整天随時随地都在刷雷達、衛星雲圖。”

為了保障開幕式順利進行,預報員們提供了無微不至的服務。“開幕式節目中涉及威亞的一些表演,我們要考慮風向、風力對威亞安全的影響,如果吹的是偏東風,而且風力較大,主火炬的火焰有可能會吹向威亞的拉繩,就可能會存在安全問題。”

通過氣象保障服務,陳小婷對預報服務有了新的認識。“要更多思考預報是在為誰而做,他們需要什麼。這樣我們在報降雨量0.1毫米、0.3毫米的時候考慮的就不僅僅是冰冷的數字了,因為0.1毫米之差,就涉及活動場地會不會被打濕,現場的工作人員會被淋濕到什麼程度、需要什麼保障措施。 ”

陳小婷感慨,預報的需求是多樣性的,而且對預報精細化服務的需求也是在日益增長的。“在這樣的背景和趨勢下,我們預報員要提高預報的精準度、精細化程度,努力是永無止境的。”

新京報記者 王景曦

編輯 張磊 校對 賈甯

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