◎實習(xi) 記者 都 芃

　　幾場秋雨下過，全國多地陸續進入了秋高氣爽的金秋時節，如今正是外出郊遊、登高賞秋的絕佳時期。

　　秋季雖然氣候宜人，卻也暗藏變數，一場大風便可以讓氣溫“一秒入冬”。出行前，打開手機中的天氣預報軟件查看一下天氣，已經成為(wei) 人們(men) 出行前的必備環節。隻需輕輕滑動頁麵，近至隨後幾個(ge) 小時、遠至十餘(yu) 天後的天氣狀況，都盡在掌握。

　　在這些人們(men) 能看到的氣溫、降水量、風力等天氣數據背後，還有人們(men) 看不到的氣象“黑科技”。這些不斷發展的氣象科技手段，正在悄悄地改變著天氣預報。

　　把氣象數據放進“榨汁機”裏

　　在天氣預報領域，有一個(ge) 看似是常識，但卻很容易被大眾(zhong) 忽視的事情：天氣預報雖然是對未來天氣的預報，但預報的基礎是監測當下的天氣。

　　國家氣象中心天氣預報技術研發室副主任曹勇告訴科技日報記者，所有對於(yu) 未來天氣的預測都要從(cong) 當下的天氣情況出發，準確收集當下的天氣數據是天氣預報工作的第一步。收集數據需要依賴各類氣象觀測設施，比如人們(men) 在公園、草坪等戶外場所經常能看到的百葉箱，就是最常見的地麵氣象觀測設施之一——自動氣象站。要想天氣預報準確，氣象觀測設施就要布置得足夠密集。

　　曹勇告訴記者，僅(jin) 北京便大約分布了500個(ge) 自動氣象站，收集來自城市各個(ge) 角落的風速、風向、空氣濕度等氣象信息。除了常見的自動氣象站，氣象觀測設施還有放飛的探空氣球、飛翔在我們(men) 頭頂上空的氣象衛星以及部署在眾(zhong) 多城市的天氣雷達等。

　　有了原始的氣象觀測數據，如何利用這些數據得出預測結果，是天氣預報中的關(guan) 鍵問題。

　　“很早以前，我們(men) 用的是外推法，就是根據氣象演變在短時間內(nei) 具有一定連續性的原則，通過把當前的天氣趨勢外延一段時間，進而得出預報結果。”曹勇表示，外推法的預報精準度往往較為(wei) 有限，如今要實現更加精確的天氣預報就要依賴超級計算機和預報模型。

　　“原始的氣象數據就像是原材料，超級計算機和預報模型就像是‘榨汁機’。我們(men) 把原材料全都投入到‘榨汁機’中，經過大量的計算去偽(wei) 存真、去粗存精。在經過精準推演後，我們(men) 就能得到一個(ge) 相對精確的預報結果。”但曹勇也表示，即使是超級計算機也存在一定的誤差，這時就需要發揮預報員的關(guan) 鍵性作用。他們(men) 會(hui) 依據長期以來積累的預報經驗對輸出結果進行調整，從(cong) 而使天氣預報更加精準。

　　百米級、分鍾級預報成為(wei) 現實

　　在2022年北京冬奧會(hui) 延慶賽區開賽的第一天，比賽還未正式開始，天氣預報服務團隊就麵臨(lin) 了一次考驗——判斷現場風速是否適宜比賽。經過謹慎研判，該團隊最終對未來天氣給出了判斷：當天中午到下午賽道上的風速較大，第二天風速會(hui) 明顯減小。工作人員基於(yu) 這一信息，決(jue) 定將當日的比賽調到次日舉(ju) 行。事後觀測表明，當天下午的天氣情況果然與(yu) 預報結果一致。

　　曹勇告訴記者，目前我國能夠實現的氣象預報精度在部分地區可以達到公裏級甚至百米級，而在時間尺度上則可以實現分鍾級預測。

　　“比如，在2022年北京冬奧會(hui) 舉(ju) 辦期間，我們(men) 的氣象預報團隊可以準確給出賽場範圍內(nei) 精確到分鍾級的，涵蓋氣溫、濕度、風速等關(guan) 鍵信息的天氣預報。”曹勇表示，要實現如此高精度的氣象預報，首先就要在監測上下功夫：要提升監測密度、進行加密監測。這是精細預報的基礎，2022年北京冬奧會(hui) 的三個(ge) 賽區就布置了400多套氣象觀測設施。

　　要實現高精度的天氣預報，不僅(jin) 數據要更加豐(feng) 富、準確，用來進行計算預測的“榨汁機”也要足夠“高精尖”。

　　“如果我們(men) 希望對某一個(ge) 局部地區進行高精度的天氣預報，那麽(me) 我們(men) 就可以針對這一區域的實際情況，單獨搭建一個(ge) 更加精密且貼合區域實際特點的預測模型，這樣就會(hui) 得出更加準確的結果。當然，這需要氣象觀測團隊、預報團隊以及研發團隊之間的密切合作。”曹勇表示。

　　高精度的天氣預測，絕不是重大賽事活動的專(zhuan) 屬，它也在逐步走進你我的日常生活。智能網格預報，就是這樣的產(chan) 品。

　　曹勇介紹，過去的天氣預報產(chan) 品主要以站點預報為(wei) 主，比如北京市的天氣情況就隻用幾個(ge) 站點的天氣來代表，這對於(yu) 地域範圍較大的城市來說顯然不全麵。“有時候可能海澱區在下雨，朝陽區卻沒下。如果僅(jin) 用幾個(ge) 站點來代表整個(ge) 北京的天氣情況，大家就會(hui) 覺得我們(men) 的預報不準。”曹勇說。

　　他進一步解釋道，智能網格預報是將城市劃分為(wei) 一個(ge) 個(ge) 更加細密的網格，每個(ge) 網格都有單獨的天氣預報結果。當人們(men) 攜帶智能手機進入到不同網格時，手機便會(hui) 接收到關(guan) 於(yu) 這一網格內(nei) 的天氣情況，其預測精度相比過去的站點預報得到了較大程度的提升。

　　每部手機都是一個(ge) 微型氣象站

　　從(cong) 過去守在電視機前觀看天氣預報節目，到如今在手機上隨時隨地查看任一時間的天氣狀況，天氣預報技術每一次的進步背後，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有了顯著提升，比如在2016年發射的風雲(yun) 四號氣象衛星就大大提升了我國的氣象觀測能力。風雲(yun) 四號衛星目前共有A星、B星兩(liang) 顆星在軌運行，曹勇介紹道，風雲(yun) 四號B星的觀測分辨率已經可以達到百米級，它甚至能夠“看”清楚雲(yun) 層中的對流泡。

　　不僅(jin) 觀測分辨率大幅提升，過去風雲(yun) 二號衛星傳(chuan) 回一張衛星雲(yun) 圖需要半個(ge) 小時，如今的風雲(yun) 四號A星則隻需要5分鍾，甚至在觀測重點局部地區時可以實現1分鍾傳(chuan) 回一張圖。

　　“借助風雲(yun) 四號，我們(men) 可以密集獲得衛星雲(yun) 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，目前我國的氣象衛星已經處於(yu) 國際領先水平，進入與(yu) 該領域領先國家“並跑”的階段。

　　不僅(jin) 氣象衛星技術實現跨越式發展，我國的天氣雷達也正在進行全新的技術升級改造。天氣雷達通過發射電磁波照射大氣中的水粒子，能夠實現對雷暴、大風、冰雹等強對流天氣的精準預測。

　　曹勇介紹，目前我國已部署了200餘(yu) 部天氣雷達，單部雷達的有效觀測半徑能夠達到200多公裏，在我國人口密集的中東(dong) 部地區已基本實現無死角覆蓋。當前，氣象部門正在對現有的天氣雷達進行雙偏振改造，經過改造的雙偏振天氣雷達，能夠更加準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，濾除異常回波，將有效提高對雷暴大風、暴雨、冰雹等災害性天氣的監測預警能力。

　　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了一個(ge) 新分支——社會(hui) 化氣象觀測。

　　“每個(ge) 人的手機中都有可測量氣壓、溫濕度的設備，每部手機就相當於(yu) 一個(ge) 微型氣象站，可以用來收集氣象數據。”曹勇認為(wei) ，雖然手機收集的數據可能相對“粗糙”，但其優(you) 勢在於(yu) 量大。未來隨著機器學習(xi) 、人工智能等技術被越來越多地應用到氣象預測中，社會(hui) 化氣象觀測所產(chan) 生的龐大數據，或許能成為(wei) 預測模型數據來源的有力補充，為(wei) 實現更加智能化、精準化的天氣預報提供有效支撐。

　　【相關(guan) 鏈接】

　　算法、預測過程不同造成天氣App預報差異

　　當我們(men) 打開手機上的天氣預報軟件(App)時，可能會(hui) 發現，即使是在同一地區、同一時段，不同天氣預報軟件查看到的天氣預報結果也不盡相同，那這是為(wei) 什麽(me) 呢？

　　對此，國家氣象中心天氣預報技術研發室副主任曹勇表示，其主要原因在於(yu) ，不同天氣預報軟件的信息獲取平台不一致。

　　“不同天氣預報平台所使用的算法、預測過程等都不一致，比如有的軟件用的是國外預報平台對我國地區進行天氣預測的結果，這可能就和國內(nei) 的天氣預報結果有差異。”曹勇建議道，我國公眾(zhong) 最好以中央氣象台以及各省市氣象台發布的天氣預報結果為(wei) 準，“這些氣象台代表了我國天氣預報的最高水平，能夠提供最權威、可靠的氣象參考”。