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史上第三次發(fā)布暴雨紅色預警,這意味著(zhù)什么?今年強降雨預報準確率如何?中央氣象臺為您解密……

每日經(jīng)濟新聞 2024-06-26 19:55:11

◎6月26日開(kāi)始,長(cháng)江中下游地區的降水預計將有所減弱,但具體預警級別還需根據實(shí)際氣象情況進(jìn)一步研判確定。

◎專(zhuān)家表示,暴雨因其局地性、突發(fā)性和活動(dòng)規律多變等特點(diǎn),至今仍是全世界預報領(lǐng)域的一道難題。從近10年情況來(lái)看,強降水等小尺度天氣現象的預報技術(shù)進(jìn)展相對緩慢。

每經(jīng)記者 周逸斐    每經(jīng)編輯 陳旭    

杭州靈隱寺發(fā)大水、長(cháng)沙一小時(shí)連發(fā)六道洪水預警……

自6月長(cháng)江中下游地區進(jìn)入梅雨季節以來(lái),南方強降雨接連而至,諸如“長(cháng)沙市1小時(shí)降雨量相當于54個(gè)西湖水量”等與暴雨相關(guān)的新聞持續沖上熱搜。

6月24日10時(shí),中央氣象臺發(fā)布了今年首個(gè)暴雨紅色預警,這也是中央氣象臺正式啟用預警發(fā)布機制以來(lái)第三次發(fā)出國家級的暴雨紅色預警。25日,中央氣象臺繼續發(fā)布暴雨紅色預警。

紅色預警意味著(zhù)什么?在什么樣的情況下中央氣象臺會(huì )發(fā)布這一最高級別的預警信號?紅色預警還會(huì )持續多久?預報員如何準確預報暴雨等極端天氣?存在哪些預報技術(shù)挑戰?

圍繞上述問(wèn)題,《每日經(jīng)濟新聞》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)NBD)記者獨家專(zhuān)訪(fǎng)了中央氣象臺首席預報員符嬌蘭、中央氣象臺中長(cháng)期天氣預報首席蔡薌寧,一一進(jìn)行揭秘。

《每日經(jīng)濟新聞》記者探訪(fǎng)中央氣象臺 每經(jīng)記者 周逸斐 攝

紅色預警基于未來(lái)24小時(shí)降水量預測,尚難提前多日精準預測

NBD:暴雨紅色預警意味著(zhù)什么?在什么樣的情況下中央氣象臺會(huì )發(fā)布紅色預警?

符嬌蘭:按照我國發(fā)布的預警等級,暴雨紅色預警是預警等級中的最高級別,意味著(zhù)降水強度已達到極為嚴重的程度。

發(fā)布暴雨紅色預警有嚴格的標準:當過(guò)去24小時(shí)內有兩個(gè)省份的部分地區降雨量超過(guò)100毫米,且至少5個(gè)站點(diǎn)降雨量達到250毫米,同時(shí)未來(lái)還將持續100毫米以上的降水;或者未來(lái)24小時(shí)內有兩個(gè)省份的部分地區降雨量達到250毫米,且出現分散性的400毫米以上降雨,便會(huì )發(fā)布紅色預警。

NBD:迄今為止,我國共發(fā)過(guò)幾次國家級暴雨紅色預警?

符嬌蘭:自有紅色預警發(fā)布的機制以來(lái),這是我國第三次啟動(dòng)這一最高級別的預警。

2011年,我們曾發(fā)布過(guò)一段時(shí)間的紅色預警;去年華北“23·7”強降雨也觸發(fā)了暴雨紅色預警。

今年,針對長(cháng)江中下游地區持續強降雨的嚴峻形勢,我們于6月24日上午10點(diǎn)起正式發(fā)布暴雨紅色預警,并在25日進(jìn)行了續報。

NBD:未來(lái)的降雨量還會(huì )達到發(fā)布紅色預警的標準嗎?

符嬌蘭:從6月26日開(kāi)始,長(cháng)江中下游地區的降水預計將有所減弱,但具體的預警級別還需根據實(shí)際氣象情況進(jìn)一步研判確定。

關(guān)于未來(lái)的降水趨勢,我們預計在6月30日之前,長(cháng)江中下游地區仍將經(jīng)歷持續性的強降水過(guò)程。具體來(lái)看,26日到27日期間,該地區預計將出現大到暴雨,局部地區達到大暴雨級別。而到了28日到30日,還將有一次自西向東的強降雨過(guò)程。

7月1~3日,降雨強度將有所減弱,但長(cháng)江中游部分地區仍可能出現中到大雨、局部地區暴雨量級的降水。

圖片來(lái)源:中國氣象局

NBD:是否可以提前多日精準預測紅色預警的具體發(fā)布日期?

符嬌蘭:目前尚無(wú)法提前多日精準預測紅色預警的具體發(fā)布日期。

氣象預報是一個(gè)持續動(dòng)態(tài)調整的過(guò)程,我們無(wú)法僅憑當日的信息精確預報未來(lái)幾天的氣象變化,需要結合最新的氣象預報數據和實(shí)時(shí)天氣狀況,進(jìn)行細致的分析和研判,以確定發(fā)布何種級別的預警。

紅色預警的發(fā)布通?;趯ξ磥?lái)24小時(shí)內降水量的預測,一旦預測結果顯示未來(lái)24小時(shí)降水量將達到紅色預警的標準,我們將立即啟動(dòng)發(fā)布程序。

預報機制從中期向短期過(guò)渡,預報過(guò)程需模式預報和人工訂正結合

NBD:天氣預報根據時(shí)長(cháng)進(jìn)行劃分,可以分為哪些階段?

符嬌蘭:根據預報時(shí)間長(cháng)短可以細致劃分為多個(gè)階段。

一是中長(cháng)期預報,通常指的是未來(lái)4天至2周內的天氣預報,旨在提供天氣趨勢預報。

二是短期預報,這一階段的預報范圍覆蓋未來(lái)1~3天。

三是短時(shí)預報,這種預報主要針對強對流天氣等可預報性相對較低的天氣現象,通常涵蓋未來(lái)2至12小時(shí)內的天氣變化。

四是臨近預報,這種預報更為精細,側重于未來(lái)2小時(shí)甚至更短時(shí)間內的天氣狀況。這一階段的預報,主要基于實(shí)時(shí)的天氣觀(guān)測結果進(jìn)行外推預報。

NBD:這次暴雨紅色預警,涉及哪些不同時(shí)段的天氣預報?

符嬌蘭:針對6月21日到24日出現的那一輪強降雨過(guò)程,我們提前一周就已經(jīng)預報出來(lái)。

進(jìn)入短期預報階段時(shí),我們會(huì )不斷滾動(dòng)更新天氣預報,進(jìn)一步細化具體的強降雨落區、影響區域以及降雨的具體時(shí)段和強度。

以6月21日~24日那輪強降雨舉例,中期預報會(huì )概述成“6月21日到24日將有一次強降雨過(guò)程,預計部分地區將出現大到暴雨”等趨勢性信息對外發(fā)布。而隨著(zhù)預報時(shí)間的縮短,進(jìn)入短期預報階段后,我們會(huì )更具體地指明哪些地區可能會(huì )出現強降水。

NBD:針對這次強降雨,中央氣象臺是提前多長(cháng)時(shí)間開(kāi)始預報的?準確度如何?

蔡薌寧:這次強降雨預報工作始于中期預報階段,我們中期預報團隊提前兩周就準確預測出這輪強降雨的位置和強度。

其實(shí),每年6月的梅雨季都是我們重點(diǎn)關(guān)注的時(shí)段。今年4月,華南地區以一輪強降水開(kāi)啟了前汛期序幕,之后強降水過(guò)程頻發(fā)。我們在做好華南前汛期降雨預報的同時(shí)監測到西南季風(fēng)暴發(fā),雨帶將逐漸北移,長(cháng)江中下游和江淮地區即將迎來(lái)梅雨季節。

為此,我們在6月13日組織了一場(chǎng)2024年梅雨專(zhuān)題會(huì )商,專(zhuān)門(mén)邀請長(cháng)江中下游地區相關(guān)省市的氣象臺專(zhuān)家以及國家氣候中心專(zhuān)家,共同研判梅雨的發(fā)展趨勢。經(jīng)過(guò)會(huì )商研判和細節討論,我們得出共同結論:長(cháng)江中下游地區預計在6月17日前后進(jìn)入梅雨期,而江淮地區在20日前后迎來(lái)梅雨。

根據最新的實(shí)況數據,我們當時(shí)的預測與實(shí)際情況高度吻合。從預報技術(shù)的角度來(lái)看,這一準確預測結果主要得益于中期預報員對大尺度環(huán)流系統的準確判斷。

中期預報員會(huì )在各種模式預報的基礎上,綜合考量不同模式的預測結果,并結合我們多年來(lái)積累的梅雨預報經(jīng)驗,如副熱帶高壓的位置和強度、中高緯度冷空氣的影響程度等,對模式預報結果進(jìn)行訂正。

需要強調的是,預報員并非機械地依賴(lài)模型輸出,而是對其結果進(jìn)行多種技術(shù)的后處理,并根據專(zhuān)業(yè)知識和多年的經(jīng)驗,從大量不確定信息中提煉出盡可能貼近實(shí)況的預報結論。

圖片來(lái)源:中國氣象局

正探索將AI引入氣象預報領(lǐng)域,提高預報準確度

NBD:中期預報與短期預報使用的技術(shù)有何區別?

蔡薌寧:中期預報的預報時(shí)效為兩周以?xún)?,我們更加注重使用集合預報。

需要了解的是,我國天氣預報一般使用數值天氣預報,即利用數學(xué)模型模擬大氣環(huán)流運動(dòng),預報未來(lái)天氣系統的演變。

通常數值天氣預報有兩種標準形式:確定性預報模式和集合預報模式。確定性預報是一種早期發(fā)展、至今仍被廣泛應用的單一模式預報。

但即使擁有最好的觀(guān)測數據,實(shí)際大氣真正初始狀態(tài)也不可能完全精確獲取,模式初值與真實(shí)大氣初始狀態(tài)之間總是存在誤差。

集合預報的創(chuàng )新之處是不再使用單一的初值啟動(dòng)計算,而是一組初值的集合,單一的預報就轉換為一組預報結果。中期預報員對這些預報結果進(jìn)行“專(zhuān)家會(huì )診”,最終判斷出哪種天氣狀況最有可能發(fā)生。通常情況下,這一結果較單一初始預報效果更為準確。

NBD:對于今年強降雨,預報員如何“算”出預報結果?會(huì )用到哪些技術(shù)手段?

蔡薌寧:中期預報需要體現“早”和“準”。在“早”期,我們主要使用集合預報模式;隨著(zhù)時(shí)間臨近,預報團隊將更加注重預報的精確性,即“準”。因此,我們會(huì )使用確定性預報模式和集合預報模式兩種預報結果。

之后,中期預報員在前述模式輸出的預報結果基礎上,運用客觀(guān)方法如多模式集成、邏輯回歸等技術(shù)手段,并進(jìn)行不同地理緯度、不同空間層次、不同天氣尺度等多維度人工評判,對預報結果進(jìn)行訂正,以提高預報的準確性。

符嬌蘭:在短期預報時(shí)段,我們開(kāi)發(fā)了除數值天氣預報技術(shù)之外的多種后處理產(chǎn)品。這些后處理產(chǎn)品是基于模式預報結果,以及歷史數據進(jìn)行進(jìn)一步深度訓練,是一套比模式預報更好的預報技術(shù)。

同時(shí),預報員也會(huì )依托實(shí)況監測信息,研判未來(lái)天氣的演變趨勢以及識別出模型可能存在的系統性偏差?;趯?shí)況監測信息和對模型偏差的理解,再進(jìn)一步調整和優(yōu)化預報結果。

因此,從中期預報到短期預報是一個(gè)不斷細化、精確化的過(guò)程,一個(gè)重要原因就是可供參考的技術(shù)變得越來(lái)越多,短期預報可使用的模型數量遠多于中期預報。

中期預報使用的模型主要針對全球范圍進(jìn)行預報,目前我國常用四家模型;而短期預報除了全球模型外,還包含針對中國區域的特定模型,目前有七八家,為預報員提供了更多可參考的數據和信息。

同時(shí),隨著(zhù)AI技術(shù)的不斷發(fā)展,我們也正在嘗試將AI引入氣象預報領(lǐng)域。

目前,我們已將盤(pán)古、伏羲等大模型數據接入平臺,特別是在短時(shí)臨近階段,即未來(lái)兩小時(shí)的預報中,AI模型對于對流系統的外推預報提供了大量準確的信息,極大地提升了預報準確性和可靠性。這是因為短時(shí)臨近預報更多依賴(lài)實(shí)時(shí)觀(guān)測數據。

局地性、極端性暴雨預報難度大,且技術(shù)突破進(jìn)度緩慢

NBD:預報今年南方大范圍強降雨時(shí),預報員們遇到了哪些難題?

符嬌蘭:對于短期預報員來(lái)說(shuō),首先,此次降雨過(guò)程累積雨量比較大,若想進(jìn)一步精確預測這些雨量具體集中在哪些特定區域,比如未來(lái)長(cháng)沙市域的降雨將集中在長(cháng)沙縣還是其相鄰地區,很難做到精準預判。

因此,我們可以預測長(cháng)沙周邊地區可能會(huì )出現強降雨情況,但精確到具體時(shí)間和地點(diǎn),挑戰重重。

其次,關(guān)于強降水的極端性。各類(lèi)模型給我們預估的降雨強度可能是某一具體數值,但實(shí)際降雨情況可能會(huì )遠超這一預測。因此,精準預報極端降水的極值強度,目前還有極大的難度。

NBD:不同天氣有不同的可預報性,哪類(lèi)天氣情況預報難度最大?

符嬌蘭:暴雨、強對流等較小尺度的天氣系統,在預報方面面臨更大的挑戰。

第一,暴雨因其局地性、突發(fā)性和活動(dòng)規律多變等特點(diǎn),至今仍是全世界預報領(lǐng)域的一道難題。

第二,技術(shù)方面突破的難度也極大。從近十年的預測模型發(fā)展變化來(lái)看,我國在其他方面如大尺度系統的預報能力方面有顯著(zhù)提升,例如副熱帶高壓、高空槽等系統的預報性能有較快提高。不過(guò)對于強降水這類(lèi)小尺度天氣現象的預報,由于其尺度極小,技術(shù)進(jìn)展顯得相對緩慢,較難在短期內實(shí)現預報質(zhì)量的飛躍性提升。

NBD:我們注意到,近些年氣候變化加劇,未來(lái)會(huì )給天氣預報帶來(lái)哪些挑戰?

符嬌蘭:從短期預報角度來(lái)看,我們雖然有較多觀(guān)測設備,包括高空中的衛星、雷達系統以及地面上各類(lèi)監測站點(diǎn)和探空觀(guān)測等,但目前尚無(wú)法精準捕捉到大氣中極其細微的變化。

此外,我們目前使用的模型做不到極致完美,預測結果與實(shí)際狀況之間存在一定偏差。特別是近年來(lái),極端天氣事件的頻發(fā),無(wú)論是從預報員認識層面,還是從模型的模擬和預報能力,都與實(shí)際狀況存在差距,因此沒(méi)辦法對極端天氣進(jìn)行完美預報。

蔡薌寧:從中長(cháng)期預報角度來(lái)看,在氣象預報領(lǐng)域,極端強降水釋放的信號不夠明顯,難以在較長(cháng)的時(shí)間尺度內被準確捕捉。

以去年河南極端強降雨為例,那次降雨集中在河南局地小區域,做到長(cháng)時(shí)效精準預報的難度就比較大。

對于大氣中的一個(gè)系統,我們可以根據它的空間范圍和持續時(shí)間來(lái)確定這個(gè)系統屬于什么尺度??梢苑譃榇蟪叨?、中尺度、小尺度等,越大的系統,持續時(shí)間越長(cháng),影響范圍越廣,可預報性越強;反過(guò)來(lái),越小的系統,在越小的時(shí)間和空間范圍,則預報難度越大。

比如在梅雨期,會(huì )有明顯的雨帶出現,覆蓋面積大,位置往往越容易確定。但極端強降水事件往往呈現出分散性、點(diǎn)狀分布的特點(diǎn),這種點(diǎn)狀分布的特性使得預報員難以準確捕捉其發(fā)展趨勢和具體影響范圍。

另外,極端強降水事件還面臨諸多復雜因素的影響。比如,模擬系統無(wú)法對實(shí)際地形、地貌達到百分之百的準確度還原,也會(huì )增加預報的誤差。

相比之下,我們對極端氣溫(如極端高溫或寒潮)的預報相對容易把握。因為氣溫變化一般呈現線(xiàn)性趨勢,預報人員可以根據歷史數據和氣象模型進(jìn)行較為準確的預測。此外,針對氣溫預測研發(fā)出的客觀(guān)預報方法,使用效果也比較好。

封面圖片來(lái)源:每經(jīng)記者周逸斐攝

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