3月23日,2021年世界氣象日紀念活動精彩紛呈。在同一天,另一個氣象消息同樣重磅:我國氣象部門歷史首次面向公眾發佈氣候趨勢預測產品!
“明天天氣怎麼樣?”查一查天氣預報就知道答案。但與常年相比今年雨多還是少?夏天更熱嗎?冬季是否有大寒潮來襲?種地的農民、啤酒生產商、羽絨服工廠迫切想知道的答案,卻很難在公開渠道找到權威信息。
從今年世界氣象日開始,這一情況將徹底改變。3月23日,中國氣象局首次面向公眾發佈氣候預測結論,此後定期發佈“氣候預測公報”,內容涵蓋延伸期(10天到30天)、月、季節和年度氣候趨勢預測產品,為公眾提供氣候服務信息。公眾可以通過國家氣候中心及各地氣象局官方網站查詢獲悉。
那麼,氣候趨勢預測產品包括哪些內容?預測準確率如何?公眾該如何理解和使用?
氣候預測與天氣預報大不同
“未來11天至30天內蒙古東北部等地氣温偏高1℃至2℃”“我國東部地區有3次中雨及以上強度降水天氣過程”“江南東南部和華南東部等地降水偏少2至5成”……
看到首期氣候預測公報,你也許感到疑惑:這怎麼不是未來某天的具體天氣預報?
氣候預測產品就是如此——不預報具體某一天的天氣,而是預測一段時期的氣候狀況,包括氣象要素相較於平均狀態的偏離,關注重要天氣過程和極端天氣氣候事件及影響。比如降水偏多或偏少,温度偏高或偏低,以及是否發生重要天氣過程。
“一般而言,天氣預報的上限大約為兩週,2~3周以上的逐日天氣就不可預報了。”國家氣候中心副主任賈小龍説,儘管如此,未來更長一段時間的氣候預測是很有價值的,在農業生產、能源調度、物資儲備、期貨交易、經濟生產等方方面面,氣候趨勢預測可以説是生產要素般的存在。
即便是預測一段時期天氣要素相較於平均狀態的偏離,也相當有難度。賈小龍説,氣候預測準確率有上限,對於我國來説,能達到70%就很高了。公眾需要客觀認識氣候預測的不確定性,也需要關注產品的滾動更新,科學合理運用氣候趨勢預測結果。(!!!重要提示!!!)
另外還有一問題或許公眾會有疑問:為什麼在天氣預報App上,甚至能查到超過一個月的具體天氣預報呢?因為這是數值預報模式計算出來的結果。大氣運動是非線性過程,混沌多變,微小的改變會讓演變結果大相徑庭。考慮到2~3周以上的逐日天氣就不可預報了,即便計算機能算出100年後某一天的天氣,在目前科學水平下也是不可信的。
氣候預測信息應惠及更廣大的公眾
氣候趨勢預測,一般是指短期氣候預測,主要是延伸期(10天到30天)、月、季節和年度的氣候趨勢預測。曾經,這被稱為長期天氣預報,但隨着混沌現象的揭示,人們逐漸認識到氣候系統的複雜性,時效超過兩週天氣預報技巧會失效,只能作氣候預測,所以改稱短期氣候預測。
我國是世界上最早開展短期氣候預測研究和業務的國家之一,1954年以“氣候展望”的名稱第一次提供年度氣候趨勢展望信息。1995年國家氣候中心成立,後以“每月氣候預測”“汛期旱澇預測”“年度氣候預測”形式開展氣候預測服務。
然而,由於氣候預測本身難度較大,目前還處於研究、試驗和業務應用不斷改進的階段,至今仍是氣象領域的世界性難題。此前氣象部門面向政府和各部門提供氣候預測服務,以供決策參考,或在重大天氣過程來臨時提供專家解讀,但相關氣候趨勢預測產品未曾向公眾發佈。
提前更長時間掌握天氣變化曾是千百年來人類的夢想。而今,隨着經濟社會的快速發展,氣候預測愈加關乎人們的生活質量。另一方面,我國持續推進氣候業務能力建設,通過不斷依靠科技創新,潛心發展,氣候預測業務完成了以物理統計為主向以數值模式為基礎、動力與統計相結合的轉變,以氣候模式為代表的氣候預測核心技術有了長足的發展,客觀化預測水平有了很大的提升,氣候預測準確率穩步提高。
在這樣的背景下,中國氣象局充分評估後研究決定,由國家氣候中心和各省級和地市級氣象局根據服務需求發佈氣候預測產品。
“鑑於需求和能力的變化,應該讓更多人享受到氣候業務能力建設的成果。”賈小龍説,氣候預測承載着服務國家、服務人民的使命,儘管還存在不確定性,隨着能力不斷提升,理應為百姓生產生活提供更多幫助,讓氣候預測信息惠及更多公眾。
需客觀把握氣候預測不確定性
為什麼氣候預測這麼難?
現代天氣預報和氣候預測,均要通過計算機代入初值對大氣物理過程方程進行求解,進而得出結論。但二者考慮的要素不同,如海洋升温,由於變化緩慢,天氣預報無需考慮,但因其影響環流,卻是氣候預測必須考慮的重要因素。
也就是説,天氣預報主要考慮大氣環流演變及其對區域降水、氣温等變量的影響,即在很短的時間內,假設地球系統其他成員,如海洋、陸面等是相對不變的。而氣候預測不僅要考慮大氣環流自身變化,還要考慮海洋、極冰、積雪等下墊面變化對大氣環流的影響,以及海洋-大氣、陸地-大氣間的相互作用,甚至要考慮由於人類活動造成的全球氣候變化帶來的影響,因此更加複雜。
我國的氣候受全球海洋、北極海冰、陸面過程等影響,摸清其中的影響機理難度大,需要時間積澱和科研攻關。需要應用數值模式模擬這些影響過程,也需結合區域氣候特點做大量的試驗和研究。此外,還要克服觀測資料有限、影響因子不確定性大、各圈層影響複雜、全球變暖等諸多挑戰。因此,公眾需要認識到氣候預測的較大不確定性。
儘管挑戰重重,我國氣候預測在一代代科研業務工作者的不斷努力下仍取得可喜成就。如氣候預測領域的核心技術——我國第三代氣候模式經檢驗達到“整體性能同類先進,部分性能國際領先”的水平,在2020年11月進入準業務化運行。從延伸期、月、季節到年際的客觀化氣候預測業務體系也已逐步形成。
國家氣候中心將立足新發展階段,全面貫徹新發展理念,融入新發展格局,堅持自主科技創新,繼續加強氣候科學問題的研究和氣候預測技術攻關,強化多源自主資料應用和新技術支撐,推進高分辨率衞星資料特別是風雲衞星資料在氣候業務中的應用,進一步推進全球氣候系統模式發展與應用,發展更加精細化的區域預測系統等,提升全球自主精密監測評估能力和精準預測能力,推動氣候預測工作高質量發展。
中國氣象報社 出品
作者:李一鵬 谷星月 陳克垚
專家:柯宗建
來源:中國氣象局