2008年1月16日
星期
科学现场

天有不测风云

本报记者 杨芳

中青在线-中国青年报    2008-01-16    [打印] [关闭]

    受嘲弄的天气预报员

    因为自己的职业而成为人们开玩笑的对象,比尔·基尔斯(Bill Giles)已经习以为常了。

    拜见岳母时,家中的清洁工插话说:“我从不看你的节目,因为它就没准过。”

    拜见女王伊丽莎白二世时,其丈夫菲利普亲王揶揄他:“今天明明下雨,你们怎么敢瞪着眼睛说是大晴天?”

    有人私下对他开玩笑,“天气预报员恐怕是唯一说谎却不扣工资的职业”;还有人说他从事的是“最明目张胆的伪科学”。

    这个68岁的英国人,在英国气象局工作了40多年。大学毕业后先是做一名气象观察员,从1983年开始,他领导英国广播公司气象中心的气象广播小组,直到2000年从气象局退休。

    上周末在北京,比尔遭遇了同样的尴尬。在上百名听众里,只有6个人依据天气预报做了出行准备。此番,他应英国使馆文化教育处之邀,向公众讲述天气预报背后的故事。

    英国广播公司气象中心目前的天气预报准确率是86%。这一数字,代表着世界上天气预报的最高水平,也让比尔为之骄傲。

    在他参加工作的上世纪50年代,这个数字还停留在70%左右。当时,比尔刚从布里斯托大学理工学院的气象学专业毕业,正值以电脑为计算工具的数值预报法投入使用。

    此前的通用方法是天气图预报法,即从同一时刻的各层天气图上分析天气状况,再从前后连贯的几个时刻天气图上判断出这些状况的生成、移动、发展、消失等变化。根据这些分析,应用空气动力学原理来预测各个天气系统的未来演变,做出天气形势的预报。

    天气图最早出现于100多年前的欧洲。这项技术得益于电报和探空气球的发明,地面和高空的气象报告可以被较快地传递和集中。17世纪中叶,意大利人托里拆利发明了气压表,为气象观测进入应用仪器阶段打下基础。随着气象站的建立和气象理论的发展,出现了根据当地气象资料演变规律来预测未来天气的单站预报方法。

    1857年荷兰人白贝罗发现了风压定律;60年后挪威人皮叶克尼斯父子等创立了气团和锋面的学说;1937年美籍瑞典人罗斯贝创立了大气长波理论——诸多创新都使天气图预报方法日趋成熟。

    但气象图预报法与预报员的实践经验有很大关系,具有不少主观成分。第一次世界大战期间,英国科学家查理逊展开了崭新的尝试。他利用观测网络来进行海量计算,希望通过数值计算来预报未来天气。可惜计算机那时还没有问世,查理逊不得不动用6.4万名员工日以继夜地运算,最终宣告失败。

    这一难题直到1950年,才被美国数学家诺伊曼解决。他利用一台重达30吨且耗电150千瓦的计算机,得出和传统方法相同的结果。

    年近七旬的比尔亲历了“大块头”时代的天气预报。作为英国气象局的职员,他所使用的首批计算机内存大小只相当于如今的移动电话。这个观察员的日常工作就是呆在英国西南部的一所气象站,将信息转化成数字编码传送到总部。

    这是数值预报法的前期工作之一。这位老手打了个比方解释:“想象大气层被网住,然后以三维空间分成无数个‘盒子’。”目前网眼的间距设定为99公里,不过某些区域并不固定。电脑运算首先要取得每个网眼点的气象值——从地表至高空的气象网络,包括大气风速、压力、温度、湿度。

    做到这些并不容易。地球表面71%为海洋所覆盖,这就需要载有观测人员的巡逻船只,以及各种漂浮浮标。而监视全球大气至少需要5个同步卫星,外加一个极轨卫星填补观测死角。

    以上各种资料经过电脑的复杂数学运算,再求解大气动力学和热力学方程组,最后得出结果——以简化的图像来模拟某个特定时间内的天气情况。

    天气预报为何报不准

    数十年的职业生涯里,比尔·基尔斯所经历的最大事故是1987年英国飓风。一名员工迈克尔·菲斯(Michael Fish)在预报中念叨了半天发生在美国佛罗里达的暴风,竟然没有提及飓风也即将在本国登陆。

    “幸好不是在军队服役,”老基尔斯轻轻地吹了个口哨说,“不然就惨了。”

    他的担忧不无道理。第二次世界大战中,艾森豪威尔将6月5日定为诺曼底登陆日,盟军最高统帅部气象委员会的预测也支持这一计划。谁知就在行动前24小时,海面突然狂风大作,当地出现了近50年来最坏的天气。如果不是最后时刻首席气象学家斯塔格做出了坏天气将会短暂中止的预报,很难想象历史不会就此改写。

    尽管预报的手段越来越先进,但想要达到100%的准确率,是“永远不可能的”。比尔介绍,电脑只能依近似法来处理气象资料。它利用网点附近的观察值来归纳最“逼真的”气象值。另外,观察站的分布并不平均,在陆地和北半球很多,而在南半球和大洋上却太少了。我们了解到的结果与实际的天气状况,会随着时间增加而愈差愈远。一般而言,数值预报很难准确报出一周以上的天气变化。

    诸多不利都会为天气预报带来困难。中国气象局华风气象影视信息集团的副总经理朱定真与比尔深有同感,他感叹说:“有时候一栋高楼就能改变结果。”

    他难忘数十年前在扬州市气象台工作的故事。那是“文革”后的第一次“三月三”庙会,朱定真下班后去看热闹,没想到出门不久就遇上小雨。不少人抱怨:“天气预报是干吗吃的?”这让同样没有带雨具的朱定真很是尴尬:“我们说的都是真话,老天爷偏偏不给面子。”

    除了气象预报本身的考虑,他认为公众也存在对气象信息的使用不当。比如播报员所说的气温是指百叶箱的温度。它被安放在郊区的草坪上,距离地面1.5米,通风且不受阳光直射。而我们的体感温度却受到很多因素影响,如潮湿或干燥、阳光下或树荫下等等。

    还有人对概率播报难以理解。类似“降水概率为50%”的分析结果,在一些观众眼中成了预报员偷懒的借口,“到底是下还是不下?”为此,气象学者往往承受巨大压力。

    3年前的夏天,北京气象台预报受台风“麦莎”影响,北京将下特大暴雨,结果只来了场毛毛雨。中国气象局国家气候中心首席科学家张称意坦言,当时关于“麦莎”的影响确实存在不同意见,但对于决策者来说,只能“宁肯信其有,不可信其无”。

    比尔的感受也是如履薄冰:“一旦预报准确了,大家都来夸你;如果发生了错误,就会来指责你。”这位在英国家喻户晓的播音员,1995年元旦被女王授予不列颠勋章(Order of the British Empire),以表彰他在广播气象学中的杰出贡献。他是首位获此殊荣的气象播报员。

    越来越难的气象预报

    如今,老基尔斯更为关注气候变化,因为这给天气预报带来更大挑战。虽然两者并不相同:天气是短时间的气候现象,气候是长时间的天气平均状态。

    这其中最为明显的趋势就是极端气候事件的频繁发生。国家气象局新闻发言人宋连春总结道,仅去年7月我国就发生8起罕见的极端气候事件,包括淮河降水量仅次于1954年,重庆发生百年来最大降水,东北北部667万人缺水等等。

    中国气象局原任局长秦大河告诉记者,在全球气候变化的背景下短期天气预报将更为复杂。“比如说明天会下雨,可能暴雨变成强暴雨、大暴雨或者是特大暴雨,这种级别的增加,很难预报出来。”以济南大雨为例,当地气象部门早在4个小时前就发布了暴雨提醒,然而,预计的60毫米降雨量,实际变成了151毫米。这场意外导致22名市民遇难,6人失踪的惨剧。

    秦大河透露,目前中国的气候预测基本使用的是气象台站的资料,对于海洋变化、生态系统等资料使用较少。而众所周知,气候系统由大气圈、水圈、生物圈、冰雪圈和地球表层五大部分组成。

    我国天气预报采取集合数值预报的方式。鉴于大气初值和数值模型中物理过程存在着不确定性,气象学家尝试根据某种误差概率分布生成的初始数据集,从而制作出与之相对应的预报组合,这就是集合数值天气预报。中国共有7万人从事气象工作,分布在气象、民航、水利、农林渔等行业和部门。

    为了更加及时传递气象信息,去年中旬,华风气象影视信息集团承办的“中国气象频道”正式加盟中央数字电视平台。据说,气象频道目前每十分钟就更新一次天气信息。通常的工作流程是在预报员做出天气判断后,由30名具有气象学背景的编导进行翻译,最终经主持人之口和观众见面。这前后花费时间不到一个小时。

    朱定真说,目前的水平已经能够在重大天气变化前做到“一个不漏”,只是具体强度、影响方面有所偏差。张称意补充说,比如只能预报出白天或夜晚的情况,却无法准确说出上午和下午的不同;或者只能说出某个城市的天气情况,却很难指出城市某个方位的具体变化。

    尽管长期和天气打交道,他们很少回答“明天天气如何”等疑问。“这不是一门说‘是’或者‘不是’的学科。”比尔解释说,“这样才有挑战性。”

    当被问到奥运会开幕式那天如果下雨怎么办,他幽默地回答:“如果是天气预报员,最好那天不要值班;如果是普通人,记得带把伞!”

    

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