◎?qū)嵙?xí)記者 都 芃

　　幾場秋雨下過，全國多地陸續(xù)進(jìn)入了秋高氣爽的金秋時(shí)節(jié)，如今正是外出郊游、登高賞秋的絕佳時(shí)期。

　　秋季雖然氣候宜人，卻也暗藏變數(shù)，一場大風(fēng)便可以讓氣溫“一秒入冬”。出行前，打開手機(jī)中的天氣預(yù)報(bào)軟件查看一下天氣，已經(jīng)成為人們出行前的必備環(huán)節(jié)。只需輕輕滑動頁面，近至隨后幾個小時(shí)、遠(yuǎn)至十余天后的天氣狀況，都盡在掌握。

　　在這些人們能看到的氣溫、降水量、風(fēng)力等天氣數(shù)據(jù)背后，還有人們看不到的氣象“黑科技”。這些不斷發(fā)展的氣象科技手段，正在悄悄地改變著天氣預(yù)報(bào)。

　　把氣象數(shù)據(jù)放進(jìn)“榨汁機(jī)”里

　　在天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域，有一個看似是常識，但卻很容易被大眾忽視的事情：天氣預(yù)報(bào)雖然是對未來天氣的預(yù)報(bào)，但預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)是監(jiān)測當(dāng)下的天氣。

　　國家氣象中心天氣預(yù)報(bào)技術(shù)研發(fā)室副主任曹勇告訴科技日報(bào)記者，所有對于未來天氣的預(yù)測都要從當(dāng)下的天氣情況出發(fā)，準(zhǔn)確收集當(dāng)下的天氣數(shù)據(jù)是天氣預(yù)報(bào)工作的第一步。收集數(shù)據(jù)需要依賴各類氣象觀測設(shè)施，比如人們在公園、草坪等戶外場所經(jīng)常能看到的百葉箱，就是最常見的地面氣象觀測設(shè)施之一——自動氣象站。要想天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確，氣象觀測設(shè)施就要布置得足夠密集。

　　曹勇告訴記者，僅北京便大約分布了500個自動氣象站，收集來自城市各個角落的風(fēng)速、風(fēng)向、空氣濕度等氣象信息。除了常見的自動氣象站，氣象觀測設(shè)施還有放飛的探空氣球、飛翔在我們頭頂上空的氣象衛(wèi)星以及部署在眾多城市的天氣雷達(dá)等。

　　有了原始的氣象觀測數(shù)據(jù)，如何利用這些數(shù)據(jù)得出預(yù)測結(jié)果，是天氣預(yù)報(bào)中的關(guān)鍵問題。

　　“很早以前，我們用的是外推法，就是根據(jù)氣象演變在短時(shí)間內(nèi)具有一定連續(xù)性的原則，通過把當(dāng)前的天氣趨勢外延一段時(shí)間，進(jìn)而得出預(yù)報(bào)結(jié)果。”曹勇表示，外推法的預(yù)報(bào)精準(zhǔn)度往往較為有限，如今要實(shí)現(xiàn)更加精確的天氣預(yù)報(bào)就要依賴超級計(jì)算機(jī)和預(yù)報(bào)模型。

　　“原始的氣象數(shù)據(jù)就像是原材料，超級計(jì)算機(jī)和預(yù)報(bào)模型就像是‘榨汁機(jī)’。我們把原材料全都投入到‘榨汁機(jī)’中，經(jīng)過大量的計(jì)算去偽存真、去粗存精。在經(jīng)過精準(zhǔn)推演后，我們就能得到一個相對精確的預(yù)報(bào)結(jié)果。”但曹勇也表示，即使是超級計(jì)算機(jī)也存在一定的誤差，這時(shí)就需要發(fā)揮預(yù)報(bào)員的關(guān)鍵性作用。他們會依據(jù)長期以來積累的預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)對輸出結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，從而使天氣預(yù)報(bào)更加精準(zhǔn)。

　　百米級、分鐘級預(yù)報(bào)成為現(xiàn)實(shí)

　　在2022年北京冬奧會延慶賽區(qū)開賽的第一天，比賽還未正式開始，天氣預(yù)報(bào)服務(wù)團(tuán)隊(duì)就面臨了一次考驗(yàn)——判斷現(xiàn)場風(fēng)速是否適宜比賽。經(jīng)過謹(jǐn)慎研判，該團(tuán)隊(duì)最終對未來天氣給出了判斷：當(dāng)天中午到下午賽道上的風(fēng)速較大，第二天風(fēng)速會明顯減小。工作人員基于這一信息，決定將當(dāng)日的比賽調(diào)到次日舉行。事后觀測表明，當(dāng)天下午的天氣情況果然與預(yù)報(bào)結(jié)果一致。

　　曹勇告訴記者，目前我國能夠?qū)崿F(xiàn)的氣象預(yù)報(bào)精度在部分地區(qū)可以達(dá)到公里級甚至百米級，而在時(shí)間尺度上則可以實(shí)現(xiàn)分鐘級預(yù)測。

　　“比如，在2022年北京冬奧會舉辦期間，我們的氣象預(yù)報(bào)團(tuán)隊(duì)可以準(zhǔn)確給出賽場范圍內(nèi)精確到分鐘級的，涵蓋氣溫、濕度、風(fēng)速等關(guān)鍵信息的天氣預(yù)報(bào)。”曹勇表示，要實(shí)現(xiàn)如此高精度的氣象預(yù)報(bào)，首先就要在監(jiān)測上下功夫：要提升監(jiān)測密度、進(jìn)行加密監(jiān)測。這是精細(xì)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)，2022年北京冬奧會的三個賽區(qū)就布置了400多套氣象觀測設(shè)施。

　　要實(shí)現(xiàn)高精度的天氣預(yù)報(bào)，不僅數(shù)據(jù)要更加豐富、準(zhǔn)確，用來進(jìn)行計(jì)算預(yù)測的“榨汁機(jī)”也要足夠“高精尖”。

　　“如果我們希望對某一個局部地區(qū)進(jìn)行高精度的天氣預(yù)報(bào)，那么我們就可以針對這一區(qū)域的實(shí)際情況，單獨(dú)搭建一個更加精密且貼合區(qū)域?qū)嶋H特點(diǎn)的預(yù)測模型，這樣就會得出更加準(zhǔn)確的結(jié)果。當(dāng)然，這需要?dú)庀笥^測團(tuán)隊(duì)、預(yù)報(bào)團(tuán)隊(duì)以及研發(fā)團(tuán)隊(duì)之間的密切合作。”曹勇表示。

　　高精度的天氣預(yù)測，絕不是重大賽事活動的專屬，它也在逐步走進(jìn)你我的日常生活。智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)，就是這樣的產(chǎn)品。

　　曹勇介紹，過去的天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品主要以站點(diǎn)預(yù)報(bào)為主，比如北京市的天氣情況就只用幾個站點(diǎn)的天氣來代表，這對于地域范圍較大的城市來說顯然不全面?！坝袝r(shí)候可能海淀區(qū)在下雨，朝陽區(qū)卻沒下。如果僅用幾個站點(diǎn)來代表整個北京的天氣情況，大家就會覺得我們的預(yù)報(bào)不準(zhǔn)?！辈苡抡f。

　　他進(jìn)一步解釋道，智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)是將城市劃分為一個個更加細(xì)密的網(wǎng)格，每個網(wǎng)格都有單獨(dú)的天氣預(yù)報(bào)結(jié)果。當(dāng)人們攜帶智能手機(jī)進(jìn)入到不同網(wǎng)格時(shí)，手機(jī)便會接收到關(guān)于這一網(wǎng)格內(nèi)的天氣情況，其預(yù)測精度相比過去的站點(diǎn)預(yù)報(bào)得到了較大程度的提升。

　　每部手機(jī)都是一個微型氣象站

　　從過去守在電視機(jī)前觀看天氣預(yù)報(bào)節(jié)目，到如今在手機(jī)上隨時(shí)隨地查看任一時(shí)間的天氣狀況，天氣預(yù)報(bào)技術(shù)每一次的進(jìn)步背后，都離不開多種“硬核”觀測科技手段的有力支撐。

　　曹勇表示，近年來我國的氣象觀測技術(shù)有了顯著提升，比如在2016年發(fā)射的風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星就大大提升了我國的氣象觀測能力。風(fēng)云四號衛(wèi)星目前共有A星、B星兩顆星在軌運(yùn)行，曹勇介紹道，風(fēng)云四號B星的觀測分辨率已經(jīng)可以達(dá)到百米級，它甚至能夠“看”清楚云層中的對流泡。

　　不僅觀測分辨率大幅提升，過去風(fēng)云二號衛(wèi)星傳回一張衛(wèi)星云圖需要半個小時(shí)，如今的風(fēng)云四號A星則只需要5分鐘，甚至在觀測重點(diǎn)局部地區(qū)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)1分鐘傳回一張圖。

　　“借助風(fēng)云四號，我們可以密集獲得衛(wèi)星云圖，將這些圖片連起來看，就像是看高幀率的電影，非常流暢。”曹勇表示，目前我國的氣象衛(wèi)星已經(jīng)處于國際領(lǐng)先水平，進(jìn)入與該領(lǐng)域領(lǐng)先國家“并跑”的階段。

　　不僅氣象衛(wèi)星技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，我國的天氣雷達(dá)也正在進(jìn)行全新的技術(shù)升級改造。天氣雷達(dá)通過發(fā)射電磁波照射大氣中的水粒子，能夠?qū)崿F(xiàn)對雷暴、大風(fēng)、冰雹等強(qiáng)對流天氣的精準(zhǔn)預(yù)測。

　　曹勇介紹，目前我國已部署了200余部天氣雷達(dá)，單部雷達(dá)的有效觀測半徑能夠達(dá)到200多公里，在我國人口密集的中東部地區(qū)已基本實(shí)現(xiàn)無死角覆蓋。當(dāng)前，氣象部門正在對現(xiàn)有的天氣雷達(dá)進(jìn)行雙偏振改造，經(jīng)過改造的雙偏振天氣雷達(dá)，能夠更加準(zhǔn)確地描述降水粒子的尺寸和形狀、降水類型及分布情況，更好地識別氣象回波，濾除異?；夭?，將有效提高對雷暴大風(fēng)、暴雨、冰雹等災(zāi)害性天氣的監(jiān)測預(yù)警能力。

　　除了這些“硬核”的觀測手段，曹勇還提到，如今氣象觀測中還出現(xiàn)了一個新分支——社會化氣象觀測。

　　“每個人的手機(jī)中都有可測量氣壓、溫濕度的設(shè)備，每部手機(jī)就相當(dāng)于一個微型氣象站，可以用來收集氣象數(shù)據(jù)?！辈苡抡J(rèn)為，雖然手機(jī)收集的數(shù)據(jù)可能相對“粗糙”，但其優(yōu)勢在于量大。未來隨著機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等技術(shù)被越來越多地應(yīng)用到氣象預(yù)測中，社會化氣象觀測所產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)，或許能成為預(yù)測模型數(shù)據(jù)來源的有力補(bǔ)充，為實(shí)現(xiàn)更加智能化、精準(zhǔn)化的天氣預(yù)報(bào)提供有效支撐。

　　【相關(guān)鏈接】

　　算法、預(yù)測過程不同造成天氣App預(yù)報(bào)差異

　　當(dāng)我們打開手機(jī)上的天氣預(yù)報(bào)軟件(App)時(shí)，可能會發(fā)現(xiàn)，即使是在同一地區(qū)、同一時(shí)段，不同天氣預(yù)報(bào)軟件查看到的天氣預(yù)報(bào)結(jié)果也不盡相同，那這是為什么呢？

　　對此，國家氣象中心天氣預(yù)報(bào)技術(shù)研發(fā)室副主任曹勇表示，其主要原因在于，不同天氣預(yù)報(bào)軟件的信息獲取平臺不一致。

　　“不同天氣預(yù)報(bào)平臺所使用的算法、預(yù)測過程等都不一致，比如有的軟件用的是國外預(yù)報(bào)平臺對我國地區(qū)進(jìn)行天氣預(yù)測的結(jié)果，這可能就和國內(nèi)的天氣預(yù)報(bào)結(jié)果有差異。”曹勇建議道，我國公眾最好以中央氣象臺以及各省市氣象臺發(fā)布的天氣預(yù)報(bào)結(jié)果為準(zhǔn)，“這些氣象臺代表了我國天氣預(yù)報(bào)的最高水平，能夠提供最權(quán)威、可靠的氣象參考”。