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[业务探讨] 气象预报小谈

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发表于 2009-6-14 17:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
最近,由于天气预报经常不准,比如经常对于一些突发天气过程的漏报和空报,使得大家对于天气预报的准确率以及气象工作人员的态度再次提出了质疑。针对这些疑问,这边利用个人业余关注气象这几年的一些心得,向大家深入浅出分析一下有关气象预报的意义、预报理论的确定性与不确定性等内容。由于是个人观点,如有遗漏或不足之处,还请大家指正,谢谢。

    首先,我们先来看一下预报预测的意义所在。预报就是利用历史和当天能够获得的气象信息,代入已经设计好的数学数值模型,然后输入大型计算机进行计算得到结果,就可以预测预报未来不同时刻的天气情况了。即利用已知的科学,走在时间的前面。然后人们根据预报的结果可以提前做出防范和反应,使得尽可能去适应或者把由于天气影响到的一些损失降到最低限度,最大程度保障人们的生活和发展。天气预报为大众服务的这个宗旨其实就体现在这个方面。因此,脱离了人民大众,预报也就失去了本身的意义。

    光从预报的角度上来说,首先应该尊重科学,以客观事实为基础。脱离科学的唯心遐想都是不可取的。但是即使有了科学这个前提,预报中的“预先”和“可能”就表示了预测不是100%的正确。科学本来就是认识事物或者世界的本来面目的一个过程,在认识这些事物本来面目之前存在的可能设想就是预测。可以说,预测是为科学预设的一个模型或框架,好的模型会得到比较理想的科学结果,而差的模型有时就得不到,或者甚至得到相反的结果。因此,就目前的气象科学水平,我们只能说建立在能够相对比较好的描述和反映事物本来面目和变化过程模型下的预测为科学预测。

    预测预报也有其不同的分类。俗话说:“人无远虑,必有近忧”。这句话其实是客观地反映了预报中时间尺度的差异。“远虑”和“近忧”,就是不同的时间尺度。从天气预报时间上由短到长可以分为:临近预报(0-6小时)、短期预报(1-4天)、中期预报(5-10天)和长期预报(10天-1个月);而气候预报的时间尺度更长,比如季度预报(1月-半年)、年际预报(2-7年)和年代际预报(10年-100年)。一般来说,时间尺度越短的预报相对正确性高一些,但是预防有效时间比较短,而且往往是一些突变的剧烈天气变化,带来的灾难往往比较重(比如雷暴、龙卷等)。

    注意,由于预报存在以上这样或那样的不确定性,一次天气过程以后,当时的预报有时会成功,有时则会失败。自然有些人对此会埋怨或者称赞分析一番,称为“事后诸葛亮”。这点虽然个人不太支持,但是也无可厚非,科学的发展需要及时总结前面的经验。毕竟现在气象的科学水平有限,气象上不存在完全相同的天气过程,也就是说每个时刻的天气图都是不重复的,或者说都是一个新的事物。科学研究建立的动力统计等数值模型,很多都是利用历史事件作为后报试验,然后才投入预报。

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 楼主| 发表于 2009-6-14 17:23 | 显示全部楼层
那么很多人埋怨天气预报不准的原因又是什么呢?

    据统计,可以发现,埋怨出现的频率和次数和天气转折期预报成正比,而对于天气平稳期的预报,则埋怨的比率非常小。

    个人所知,大气动力系统(尤其指热对流)可以简化为一个双螺旋的洛仑兹模型,依据是混沌系统(非线性,如下图——平面图、立体图)

洛仑兹系统.jpg

洛仑兹混沌.jpg    洛仑兹立体.jpg

    这种双螺旋,可以看做为天气(尤其是季风区)的两个平衡态。平衡态中的天气相对比较容易预报,比如夏季风期间下雨概率很大,天气相对稳定,如果预报天天下雨得分可以很高;而冬季风期间预报天天晴天的得分同理也很高。因此预报的关键是处于转折期的非平衡态预报,比如热转冷、晴转雨、入梅出梅等预报。而人们往往关注天气预报的也是这种时候的预报,因此在气象台中,天气预报的成功率一般指的是转折期预报的正确率。

    而气象台预报的依据就是基于大气的动力学是非线性的,因此对于初值就非常敏感。因此我们看到的数值预报中差之毫厘,失之千里的现象就是这样来的。因此在相同的初值条件下,短期预报比长期预报要准确。这个就是天气预报的可预报性。

    同样,天气预报存在不可预报性(矛盾的一种体现),这个一般存在于时间大尺度的预报。因为大气系统和其他系统的相互作用,而不仅仅是非线性,比如海气耦合、人类活动、太阳活动等外部强迫因素。

    只要有科学,误差就一定存在而且不可避免(辩证关系)。为了更好的提高预报的准确率(或者说是提高可预报性,减弱不可预报性),气象工作者已经做了很大的努力,比如发展观测仪器、提高观测精度、对于外界强迫因子的研究和模拟、提高计算机处理数据的能力等等。

    因此撇开态度和气象台某些内*部问题,其实有些预报的失误的确在所难免,需要我们一分为二地去合理看待。

PS:相关内容见——http://www.21cma.net/thread-4278-1-1.html
发表于 2009-6-14 20:01 | 显示全部楼层
T管非常好的从半业余半专业的角度分析了可预报性,我按我所了解的,说两点:

一、气象机构不作为现象的实际存在
1、机制的科学性
2、招聘的科学性
3、岗位安排的科学性
4、工作热情和敬业精神
5、科普和沟通工作的实际效果

二、公众需求的膨胀和科盲性
1、随着经济发展的公众需求膨胀
2、公众对气象相关科学无基础了解
3、教育机制导致年轻一代人生观和学习方法科学性的扭曲
4、狂热爱好者的极端非科学心理,以及由极端心理衍生的内部纷争
5、民间气象论坛刚刚起步,桥梁作用未广泛发挥。虽然世纪气象发挥了现阶段能够发挥的最大影响力,并以飞速的速度发展,但探索必然需要时间和组合,也必然有挫折,甚至夭折也不奇怪。

另外,现阶段最难的预报,是精细预报与短期气候预报。

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发表于 2009-6-14 21:00 | 显示全部楼层
本帖从较深的角度对气象预报进行了明快的分析,属于对气象类话题的深度分析。

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