大牌預(yù)報(bào)模型失靈 讀懂青藏高原仍要用“腳”
10月10日,中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)召開第三次會(huì)議。在研究提高我國(guó)自然災(zāi)害防治能力和川藏鐵路規(guī)劃建設(shè)問(wèn)題時(shí),會(huì)議指出:要建立高效科學(xué)的自然災(zāi)害防治體系、堅(jiān)持預(yù)防為主、掌握風(fēng)險(xiǎn)隱患底數(shù)。
雪崩、泥石流、山體滑坡等自然災(zāi)害與天氣、氣候、土壤溫濕度等因素密切相關(guān)?!扒嗖馗咴瓕?duì)氣候變化敏感性強(qiáng)。隨著全球變暖,青藏高原近十多年來(lái)顯著變暖變濕,導(dǎo)致冰川退縮,多年凍土融化,湖泊大幅度擴(kuò)張,自然災(zāi)害頻次增加。這是近幾年中科院科考和研究的結(jié)果。”清華大學(xué)地球科學(xué)系教授陽(yáng)坤表示,對(duì)青藏高原地區(qū)進(jìn)行全面科考,實(shí)現(xiàn)自然災(zāi)害影響因素的預(yù)報(bào)和預(yù)估是建立高效科學(xué)自然災(zāi)害防治體系中具有指導(dǎo)作用的一環(huán)。
費(fèi)解!“國(guó)際大牌”預(yù)報(bào)模型在這失靈了
在天氣和氣候預(yù)報(bào)領(lǐng)域,青藏高原仍是科學(xué)探索未登頂征服的“最高峰”,包括歐洲中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)中心(ECMWF)模型和美國(guó)天氣研究與預(yù)報(bào)模型(WRF)在內(nèi)的多個(gè)國(guó)際主流模型,都在這里鎩羽而歸。
“作為天氣預(yù)報(bào)和氣候預(yù)測(cè)的關(guān)鍵區(qū)域,當(dāng)前所有的預(yù)測(cè)模型在青藏高原誤差都太大,是全球公認(rèn)的難點(diǎn)區(qū)域?!敝袊?guó)科學(xué)院青藏高原研究所副研究員陳瑩瑩表示,現(xiàn)存模型誤差大體現(xiàn)在降水高估(濕偏差)和溫度偏低(冷偏差)兩個(gè)方面。
“歐洲中心的模型是世界上領(lǐng)先的,但在我們和歐洲中心的多次交流中才知道對(duì)于青藏高原地區(qū)的預(yù)測(cè)誤差依然那么大。例如降雪量和積雪厚度的預(yù)測(cè),始終無(wú)法反映現(xiàn)實(shí)情況,模型會(huì)對(duì)積雪厚度大大高估?!标?yáng)坤舉例道,如果對(duì)積雪厚度預(yù)估準(zhǔn)確,再根據(jù)地形和風(fēng)力等其他物理變量進(jìn)行計(jì)算,將獲得利于預(yù)判雪災(zāi)發(fā)生可能的結(jié)果。
然而,多次矯正并未成功?!把芯繄F(tuán)隊(duì)嘗試加入了風(fēng)吹雪等多個(gè)參數(shù)化方案,始終未達(dá)預(yù)期。”陽(yáng)坤說(shuō),有著多年實(shí)地考察經(jīng)驗(yàn)的專家現(xiàn)在正在就另一個(gè)可能方案進(jìn)行研究。
其他包括美國(guó)、日本和中國(guó)在內(nèi)的模型也在對(duì)青藏高原的研究中存在一些沒(méi)有破解原因的偏差,需要改進(jìn)和校正。
糾錯(cuò)!復(fù)雜、獨(dú)特的天氣和地貌需要“量體裁衣”
在青藏高原,人們可以在明艷的陽(yáng)光下接住雪花,本想著防雨的傘也經(jīng)常用來(lái)?yè)趿颂?yáng)。無(wú)論老江湖的天氣經(jīng)驗(yàn)還是復(fù)雜參數(shù)和方程構(gòu)成的算法模型都使不上勁。
這里的天像“孩兒面”變得無(wú)根無(wú)由,主要原因是青藏高原的復(fù)雜、獨(dú)特和體量龐大?!霸谇嗖馗咴貐^(qū),對(duì)局地實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)報(bào)是非常困難的?!标?yáng)坤解釋,這里的地形復(fù)雜、地域廣闊、擁有青藏高原自帶的特殊性,現(xiàn)有的預(yù)報(bào)模型難以作出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。
“這里是亞?wèn)|河谷,印度洋來(lái)的風(fēng)夏季會(huì)從南向北吹。它們能不能翻過(guò)喜馬拉雅山峰,或者能爬到哪里呢?”站在谷地,陽(yáng)坤拋出一個(gè)青藏高原獨(dú)有的問(wèn)題:別的山也會(huì)有谷地,可是山峰不會(huì)高達(dá)七八千米,也不會(huì)直面迎接印度洋的風(fēng),這些獨(dú)特的地理現(xiàn)象之前從未系統(tǒng)研究。
此外,一般情況下,高分辨率的預(yù)測(cè)模型以100平方公里為單位網(wǎng)格,然而,這樣的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了青藏高原地形地貌的要求?!巴瑯拥姆秶铮性?00公里范圍內(nèi)可能只有平地或山地的單一地貌,但青藏高原會(huì)包括高原、谷地、山地、沙地等多個(gè)地形地貌,相互的關(guān)聯(lián)影響也十分復(fù)雜?!标?yáng)坤說(shuō),有著相當(dāng)于25個(gè)浙江省面積的青藏高原,也不可能采用超高分辨率的模擬,因?yàn)槟壳暗挠?jì)算機(jī)算力還遠(yuǎn)未達(dá)到。
復(fù)雜、獨(dú)特、再加上龐大的體量,要為青藏高原構(gòu)建出準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)模型必須“量體裁衣”。
親測(cè)!提升自然災(zāi)害預(yù)判力少不了用腳研究
為了增強(qiáng)人類對(duì)這一地區(qū)氣候變化的預(yù)知能力,必須對(duì)現(xiàn)有模型進(jìn)行反復(fù)修正,或者發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)建適合青藏高原地區(qū)的預(yù)報(bào)系統(tǒng)。
“對(duì)于復(fù)雜的地理、天氣環(huán)境,以及他們的相互影響,只在實(shí)驗(yàn)室里模擬、靠計(jì)算是無(wú)法理解的,必須實(shí)地勘測(cè),在艱苦的條件下用腳做研究,才能對(duì)現(xiàn)有模型提出切實(shí)的指導(dǎo)和反演,進(jìn)而完善?!标?yáng)坤說(shuō),實(shí)測(cè)是獲得一手?jǐn)?shù)據(jù)的唯一辦法。
目前,清華大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所聯(lián)合科考隊(duì)正在深入亞?wèn)|河谷、帕里高原、那曲地區(qū)等進(jìn)行雨量、水汽、土壤溫濕度“親測(cè)”科考工作,科技日?qǐng)?bào)記者也隨隊(duì)進(jìn)行跟蹤報(bào)道。
“2015年以來(lái),我們將亞?wèn)|河谷作為青藏高原氣候預(yù)測(cè)的突破點(diǎn)之一,這是南亞水汽輸入的重要通道,”陽(yáng)坤解釋,團(tuán)隊(duì)將通過(guò)觀測(cè)填補(bǔ)青藏高原區(qū)域關(guān)鍵水汽通道的資料空白,明晰南亞水汽通過(guò)喜馬拉雅山脈進(jìn)入青藏高原南部的過(guò)程。
在相關(guān)科技項(xiàng)目的支持下,近年來(lái),清華大學(xué)與中科院青藏所聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在豐富數(shù)據(jù)類別和采集區(qū)域類型方面均得以推進(jìn),并不斷引進(jìn)先進(jìn)觀測(cè)技術(shù),如GPS觀測(cè)系統(tǒng)等用于觀測(cè)研究。
“從整個(gè)維度看,青藏高原的天氣環(huán)境預(yù)判工作量巨大,僅降水一項(xiàng)就受到水汽交換、傳輸、太陽(yáng)輻射、能量循環(huán)等影響,參數(shù)和過(guò)程復(fù)雜,期待越來(lái)越多的人對(duì)這個(gè)獨(dú)特的地方感興趣,共同完善相關(guān)模型,加快增強(qiáng)人類的預(yù)判能力?!标?yáng)坤說(shuō)。
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