借“智慧”洞悉风云变幻,无锡24小时晴雨预报准确率达90%
▲分析天气走势。(无锡市气象台供图)
由过去“观云识天”的古老手段到天地空一体化的自动观测;从传统的站点预报到现代精细化智能预报;从单纯依靠报纸、广播、电视等媒体发布天气预报到如今运用全媒体及时传播天气信息……无锡气象在发展过程中不断彰显出智慧的力量。今天是第58个世界气象日,今年的主题是“智慧气象”,在世界气象日来临之际,记者来到无锡市气象台,探访了无锡的天气预报的奥秘,感受了智慧气象的新面貌。
专家释疑
天气预报怎么出炉?
天气预报在很多人眼中是一件神秘的事。曾经流传过这么一个段子:气象局局长问明天天气怎么样,10个预报员中有8个举手表示要下雨,局长说,好,明天80%的可能性要下雨。天气预报真是这么出炉的?当然不是!
市气象台台长牛文胜已经在气象部门工作了20多年,1994年,他成为市气象台一名预报员,市民所获取的天气预报信息,有不少都是出自他手。其实,天气预报的基础是数值预报,也就是计算机“算”出来的。简单来说,就是一批顶尖科学家设计好一套庞大的计算天气预报的程序,输入当前已知的天气现象,它就可以计算出未来的大气运动状态和天气状况。“目前数值预报的准确率非常高,比任何有经验的预报员都准。”牛文胜介绍,可惜数值预报“瞄准”的是高空层。地面受人类生产活动、建筑情况等因素影响,而且每个城市都有不同的气候特点,数值预报对于地面的掌握相对较弱,而与老百姓密切相关的正是地面层。这时候,就需要气象预报员做大量的订正工作,利用机器学习、统计分析等数学手段模拟地面真实的情况和高空层的对应关系,求解未来3至5天的天气。当有重大天气过程出现时,还需要预报员们会商。不过,目前任何一种预测模式都不能完全真实地模拟大气演变,只能是近似,因此存在一定误差,随着预报时间越长,误差会产生累加,这也是中长期天气预报准确率不高的原因。
“前世今生”
人工监测:观云识天气
在技科学术远不及当今的上世纪,天气预报又是如何测报的?说起早期的气象预报,牛文胜笑了笑,这其中的变化只有“观云识天”的气象人最清楚。他介绍,上世纪八九十年代,全市只有无锡、江阴、宜兴3个观测点,每个观测点配1名测报员,每天只有5次的定时人工观测,分别在8点、11点、14点、17点、20点,观测的要素也很少。“那时我们只能观测到观测场所在地的天气现象,如果太湖边打雷了,观测点没听到,就记录不到。”在气象感知上,很多时候依靠测报员的感官,通过耳朵听是否打雷,肉眼看乌云判断降雨,一场雷阵雨可能在东边下了50毫米,西面下了20毫米,这些确切的数据以前都难以掌握,很多时候雨下到头上才知道。
让牛文胜印象深刻的是,每次预报天气要先通过收音机,接收国内天气形势实况,把每一个站的数据记下来,再根据这些数据用笔绘制地面图,通常下午2点的地面图要到3点才能得到。除了滞后,气象资料稀缺也是一大难题。当时,无锡气象台唯一参考的数值预报产品是日本的传真图,一旦这张图出错,大家就跟着错,那时夏天经常会出现一周天天报错的“囧事”。更粗糙的是,当时的预报指标、思路非常简单,例如无锡预报暴雨的一项指标是黄山风速大于20米/秒,准确率不高。在预报时间上,主要报的是“今天夜里到明天”。
“上帝视角”:观测“神器”掌握风雨动态
牛文胜说,以前的天气预报就像盲人摸象,只能摸到一个“尾巴”或者一只“脚”,现在看到的是整只“象”,这也得益于越来越细密的气象观测网。
尽管上世纪90年代也有卫星云图,但分辨率低,无锡在卫星图上就是一个点,雨具体下到哪里只能判断个大概。现在,雷达就像上帝的视角,不仅能看出降水回波,还能洞悉出降雨量、风速,并得到相关灾害性天气数据。目前,全市建成了80多个区域自动观测站,基本覆盖无锡的每一个角落。从预报员打开的一体化自动站系统可以看到,气温、风每10分钟更新1次,雨量观测每分钟1次,多普勒雷达图6分钟传输一次数据。从观测范围来看,别说附近,全球范围风雨动态尽在掌握之中。
精准的预报离不开先进的观测工具。目前,市气象局正在新建一批身价不菲的观测设备,包括城市生态环境气象综合观测站、激光雨滴谱、风廓线雷达等。“如果说既有的观测设备是尺子,新晋的设备就是显微镜,突破原有的视角。”就拿风廓线雷达来说,它的作用就很大。平时自动观测站主要观测近地面10米以内的范围,对高空的观测不足。风廓线雷达则可以观测到空中的实时风向、风力变化,这样就可以得到污染层等信息,帮助研究空气质量。
预报“短板”
暴雨准确率20%龙卷风只能提前15分钟预知
气象部门有个公开的“秘密”,冬天的天气预报比夏天准,大尺度天气系统比小尺度报得准。细心的市民会发现,近年来,冬天的寒潮一报一个准,夏季台风路径可能会有误差,别看只有几百公里的误差,可能就是“擦肩而过”和“正面袭击”的差别。“目前,我国气象预报还存在‘短板’,短时临近强对流天气预报还存在困难。”牛文胜解释,现代天气预报是基于数值模式计算出来的,这类模式在演算整个大气变化时有着上佳的表现,但“软肋”就在中小尺度上,它的计算难以达到这么精细,冰雹、雷阵雨、龙卷风可预报性差,“雹打一条街”“雨隔一条街”都形象地说明了这一难点。
无锡各类天气预报的准确率如何?24小时晴雨预报准确率可以达到90%,而暴雨预报的准确率仅20%左右。光看这个数据显得有点寒酸,但这个成绩真的不算差,要知道,科技水平如此发达的美国,暴雨准确率也不过27%。在各类天气现象里,暴雨属于“短命”的小不点,它的个头不算大,占地面积小,短的暴雨天气过程也就几个小时,难以监控。相比较冷空气这类能持续好几天、体格又大的家伙,暴雨就属于“人小鬼精”,可预报性差。牛文胜说,大范围的系统性雷阵雨可以提前一天预报,而夏天午后雷阵雨通常提前1个小时预报,冰雹最多提前1小时、龙卷风只能提早15分钟。
应用前景
预报花期 分析感冒风险
如今天气信息的发布渠道越来越广,人们随时获取气温、湿度、降雨量、未来天气预报、极端天气预警等已不是神话。说到智慧气象发展趋势,牛文胜认为,未来还会更加“聪明”,而精准服务是绕不开的,可应用的领域越来越多,如交通、能源、旅游、公共卫生等,他透露了市气象局正在打造的多套服务系统。
在交通方面,智慧气象已经奏效。在广南立交,这里已经建立了道面自动监测系统,实时、实景监测高架桥面情况。由于高架桥面不接地气,气温变化与地面有较大的不同,比如冬季夜间下了小雨后地面不一定结冰,但高架桥降温快桥面容易结冰。夏季高温天,地面气温过高可能导致爆胎,道面自动监测的使命就是实时把关,今后位于附近的市民或通行高架的车主将自动收到道桥信息和预警,保障城市交通安全。
气象与农业的“搭档”也将打开一片新天地。气象部门计划建立茶叶生长发育监测平台,对茶叶生产相关的空气温湿度、风、土壤墒情、光照度、二氧化碳、热量等农业气象要素进行监控,一旦达到警戒阈值时将通过短信、电话、LED屏等方式向农户自动报警。同时,还将建立水蜜桃生长发育监测平台,综合桃园温度、光照和降水等气象因素,结合水蜜桃的各个生长发育期进行产品评估,自动给出水蜜桃的农事建议。
气象还将和旅游深度融合,开发花期预报系统,对无锡景区的桃花、樱花、梅花等花期进行预报。此外,还将打造健康气象服务系统,建立感冒发病模型,进行分区域的感冒风险预报服务。
(晚报记者 蔡佳)