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天气预报越来越准了!你猜是为啥?

1年前 | 金刚王 | 184次围观

春有百花秋有月,夏有凉风冬有雪。

若无闲事在心中,便是人生好时节。

一首朗朗上口的诗歌描写了时序更替的美好。

不过,人有旦夕祸福,天有不测风云。面对千变万化的天气状况哪个网站天气预报,古代的先哲给我们留下了他们的智慧结晶——民间谚语。

“日落胭脂红,无雨必有风”

“朝霞不出门,晚霞行千里”

“满天乱飞云,雨雪下不停”

……

目见风起云涌、云收雨散,人们观天,积累了一定经验,可知道一地的某些天气变化规律,这是前科学时代的天气预报——凭个人经验。

时移势易哪个网站天气预报准,如今我们从经验时代迈进了数值预报时代,全国24小时晴雨预报准确率已达87%,暴雨预警准确率提高到88%,强对流预警提前量达38分钟。

一连串枯燥的数据意味着什么?从菲尔德气象定律中我们或可管窥一斑:在气象信息上每投资1元,便可以得到98元的经济回报。

今天,一年一度的气象日,咱们就来唠唠数值天气预报的前世今生。

数值天气预报

话说,到了上世纪,随着气象仪器的发明,风速、气压、气温、湿度等大气状态变量有了计量器,气象学开始进入“科学时代”。

此时,无线电的成功与大量应用,使得各地的气象观测数据可以及时汇总到一个中心,绘成“天气图”,但这种天气图法的预报虽是建立在科学分析基础上,在很大程度上还依赖于预报员凭经验做出主观判断。

让天气预报准点,再准点,于是有了今日的数值天气预报方法。

什么是数值天气预报?

第61届国际气象组织奖获得者、中国科学院大气物理研究所曾庆存院士这样解释:根据物理学原理(大气动力学)建立描述天气演变过程的方程组(数学模型),输入观测资料,用电子计算机作数值求解,预测未来天气。

↑图为曾庆存在讲解数值天气预报原理。

听起来很简单的样子?其实不然。

1946年,世界上第一台通用电子计算机“ENIAC”诞生。发明者之一是莫奇来博士,这位天气预报的业余爱好者,有多年用手摇计算机做天气预报计算的经验,他认为如果大额数据计算问题得以解决,将有利于天气预报的突破。

1950年,美国一位气象学家就使用“ENIAC”,作出了第一张24小时天气形势预报图,“数值天气预报”一词正式使用。可惜预报准确度太低,在实际业务中不能应用,最终停止了试验。

此后,国际上转到对完整大气方程的研究,找到天气变化的主因和能供电子计算机及时计算的方法,才能有真正可实用的数值天气预报。

幸运的是,1961年,我们最先找到了!而且,经检验,预报准确度>60%,可实际使用。

“中华民族是有优秀理论思维的。尽管我国在1985年前没有可供作数值天气预报的大型计算机,但理论研究一直继续。向世界贡献了‘世界首创’的严谨的数值天气预报物理数学基础理论研究成果。”曾庆存表示。

奠基人曾庆存

如今,经过半个多世纪的发展,中国数值天气预报的准确率和时效性已经有了质的提高。目前国际上天气预报的有效性从早期的1-3天提高到5-7天,7天的预测能力到了可进入实际业务预报的程度。

而这背后的功臣之一正是文中的主角——曾庆存。

这位国际数值天气预报理论的奠基人之一,在深入分析天气演变过程的理论基础上,首创半隐式差分法,在国际上首次成功求解大气斜压原始方程组,能预报出描述大气运动的各种变量,给出了世界上第一张用原始方程组的天气预报图。半隐式差分法和此后又创新的平方守恒法,至今仍在广泛应用。而当今世界各国数值天气预报都是基于斜压原始方程组的计算。

中国科学家在这个过程中做出了奠基性和引领性贡献!

此后,曾庆存又集中攻关研究大气和地球流体力学的基本理论问题,以及数值天气预报进一步发展中要解决的理论问题,并出版专著《数值天气预报的数学物理基础》(第一卷)。

对此,1981年日本《天气》杂志中,一位日本科学家给出如是评价:

该书“正面引入气象力学的数学物理基础,这是世界首创;为构筑气象力学的学术基础,这样的工作必不可少;曾的书是气象学理论化极重要篇章”。

《自然》杂志则盛赞数值天气预报的发展是一场静悄悄的革命。

而在数值天气预报的支持下,经过社会各界共同努力,我国已经实现了多个登陆台风的零死亡报告,极大地保护了公众的生命财产安全。

我为地球做CT

而这只是个开始。要知道,天气预报主要聚焦大气圈,预报未来几天的天气。

而,预测未来一个月、一个季度、一年,甚至几年、几十年气候的气候预测,则关系到国民经济建设的方方面面,如夏季洪涝、冬季雾霾、农业规划、能源布局等,在全球变化的背景下,对气候预测的需求更日显重要。

但困难显然更大:不同于天气预报,光靠研究大气圈远远不够,气候预测还需要了解海洋、陆面及太阳活动等的情况。

向着科学的高峰攀登,1983年,曾庆存及其团队开始研制中国气候系统模式和预测方法,自主研制了大气、海洋、陆面模式,取得一系列创新性成果,并在国际上首先开创短期气候预测系统。

老骥伏枥志在千里,烈士暮年壮心不已。如今已是耄耋之年的曾庆存和多位科学家一起,正在推动建立研究和预估全球气候和生态环境变化的地球数值模拟装置。

风雨兼程、历经九载,在同数百位科学家共同的努力下,地球系统数值模拟装置于2018年在北京市怀柔科学城破土动工。“解读地球计划”迈出至关重要的一步,从此,中国可以自己为地球做CT。

“这一装置将为国家防灾减灾、应对气候变化、大气环境治理等重大问题提供科学支撑,促进我国地球系统科学整体向国际一流水平跨越。”曾庆存表示。

来源/经济日报经点科学工作室出品

记者/沈慧

编辑/ 李静

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