天气预报如此“看破”天机

2020-05-18郭佳

食品与健康 2020年2期

郭佳

变幻莫测的天气现象对古人来说是神秘的“天机”，然而，对现代人而言，每天接收天气预报不过是件稀松平常的事。那么，您知道科学家是如何进行天气预报的吗？

天气预报是利用气象观测资料，应用天气学、动力气象学、统计学的原理和方法，根据当前及近期的天气形势，对某区域或某地点未来一定时段的天气状况做出定性或定量的预测。它不仅是大气科学研究的一个重要目标，而且对人类生活生产有着重要意义。天气预报是一个极其复杂而又精密的过程，需要经过气象观测、数据收集、综合分析、预报会商、预报产品发布这五个环节。

气象观测，依靠全球立体气象观测网

提到气象观测，大家可能觉得陌生。其实，可以随风旋转的风速风向标就是一种气象观测。但这只是一项基础、常规的地面气象观测。严格地说，气象观测是指对地球大气圈及其密切相关特征进行系统地、连续地观察和测定，并对获得的观测记录进行整理的过程。气象观测的对象不同，所使用的仪器、系统和方法也不同。根据气象探测仪器所处位置，气象观测可分为地基观测、空基观测和天基观测，帮助我们从地面到高空，从陆地到海洋，全方位、多层次地立体观测大气变化。由地基、空基和天基构成的全球立体气象观测网，无时无刻地监视着地球大气的变化。现今，我国气象部门已有国家级地面气象观测站2 600多个，天气雷达站180多个，以及多个“风云”气象卫星。

数据收集，从经验走向数值

观测数据收集完成后，各级气象台站将地面、高空、海洋、极地等站观测到的诸如气压、气温、湿度、风向、风速、降水等常规气象要素，闪电、雾、酸雨等非常规气象要素，以及天气实况的结果，按统一规定的时间和格式编成气象电码，以电报、电话、网络等形式拍发到国家气象中心。国家气象中心会通过高速计算机对收集到的气象观测数据进行处理，按照确定的程序，用规定的数字和符号，把收到的同一时间各地的气象观测，记录在一张图上，形成天气图。天气图可以反映出各地天气情况。预报员对天气图进行分析研究，再结合卫星云图资料、雷达回波资料等，就可以初步判断天气系统的演变过程。

近年来，随着电脑技术的不断发展，我们可以利用超级电脑迅速收集世界各地最新的气象资料，同时建立以物理、数学为基础的“数值天气预报系统”，求取各气象变数的数值来做天气预报，这就是“数值天气预报”。与传统的经验预报不同，数值天气预报是定量和客观的预报，是现代天气预报的重要技术。借此，我们可以获得更准确、及时的预报。国家气象中心拥有全国最先进的巨型计算机，有了这种计算能力为每秒数千亿次的计算机，未来的天气如何，很快就会被“算”出来。

综合分析，人力与计算机的完美配合

无论是天气学方法，还是数值预报方法，都存在一定的局限性，这就需要预报员们对各种预报结果进行综合分析判断。

国家气象中心将收到的气象资料，结合气象卫星信息、数值预报产品、各种雷达探测资料等，通过计算机进行综合分析处理与加工后，很快地通过气象卫星以广播的形式转发到我国的区域中心、省、地、市、县等单位，完成气象资料的处理与加工产品的分发工作。这几步工作一般都是在很短的时间内完成：常规观测资料（每天地面高空定时观测资料）一般在半小时内处理完成转发回各级气象台站，而气象卫星资料，数值预报产品资料，雷达资料等也是在资料收集后的半小时内能及时传递到各级气象台站。

各地气象台站收到各种资料与产品后，迅速把各种观测数据填写到天气图上。预报員对填绘的天气图和收到的气象信息进行综合分析，分析大气环流形势，分析数值天气预报结果，分析对当地天气可能造成影响的天气系统，运用各种天气预报理论、方法与工具，综合计算机处理结果和多年的预报经验，再结合本地的气候背景与天气实况来推断出未来天气变化的趋势，据此做出本地区未来不同时间段的具体天气预报。

预报会商，对天气情况进行“会诊”

天气会商，就像医生给患有疑难杂症的病人会诊一样。不同的人使用不同的方法对同一天气变化的判断不一定相同。所以，在天气情况比较复杂或者灾害性天气来临前，预报专家们就要进行天气会商，甚至还要与外地或外国的专家相互交换意见，在充分讨论的基础上，得出比较可靠的预报意见。

国家-省-市气象台会通过专线的网络系统，进行双向视频沟通、会商，预报员们将各自对未来的天气预报结果进行展示、讨论。专家们各抒己见后，由值班预报员归纳，综合各方意见做出天气预报。首先做出天气形势预报，再根据预报的天气形势做出具体的气象要素的预报，包括温度、湿度、风、降水和强烈天气等。首席预报员将各个预报意见汇总后，经过综合分析，对未来天气及变化趋势做出最终预报结论。