专家：中央气象台首席预报员 张涛

采访人：中国气象报记者 张格苗

　　8月12日北京一场暴雨，诞生了无数个关于预报准确率的网络段子，一时热度非凡。那天白天，公众都在等雨，但北京多地的雨下得稀稀拉拉；到了晚上，大雨倾盆而下，人们早已守在家里，准备休息。

　　雨确实下了，公众却不买账，为什么会存在这样的矛盾？那么，公众需要的是什么样的天气预报？从科学角度看，天气预报又能做到什么程度？哪些天气是不可预测的？

　　需求无限 但天气可预报性有限

　　提到天气预报，大多数人最想知道的是：我这里几点下？几点停？下多大？但这个问题，预报员却常常很难回答，主要原因就在于天气的可预报性与天气类型、时空尺度和预报时效息息相关。

　　比如，温度、雨、风、湿度等不同类型的天气或天气要素可预报性不同，预报准确率也不一样。即便是同一天气类型，比如雨，雷阵雨和连阴雨的可预报性也天差地别。一般来说，雷阵雨等局地突发性天气的可预报性较低。

　　此外，不同时空尺度也导致可预报性不同。北方地区某天有一次暴雨过程，与你家门前某天中午12点会下雷阵雨是完全不同的尺度，前者涉及范围广为大尺度，后者涉及范围极小为小尺度。而在预报时效方面，提前三天预报和提前15分钟预报的可预报性也完全不同。

　　对天气预报来说，“时空一致性”是万变不离其宗的规律——预报时间尺度越大，可预报的空间尺度就越大；预报时间尺度越小，可预报的空间尺度就越小。通俗地说，要提前越长时间来预报天气，就只能预报更大范围更模糊的天气，就像小学生不需要专业知识，也能提前一年预测第二年8月份北京会有一场雷阵雨一样。但若想知道某天下午5点家门口是否下雨，预报提前量就会相应减少。

　　这些不同的天气类型、时空尺度和预报提前量错综复杂地组合在一起，形成了千变万化的可预报性。为了追求更精准的预报，气象工作者使出了浑身解数，但遗憾的是，目前的科学水平仍不能完全满足公众的需求。

　　再回到北京暴雨。这场暴雨属于暖区对流暴雨，正是降雨中预报难度较大的一种。所以前一天，预报员告诉公众，第二天北京有一场“很厉害”的暴雨，城区的累计降雨量会达到100毫米，虽与公众的期待有一定距离，但已是十分准确的预报。

　　感官灵活 但天气业务标准很“死板”

　　另一个常令公众对天气预报产生质疑的问题是：这天气怎么和说好的不一样呢？

　　比如，暴雨至少看上去应该疾风骤雨、瓢泼而下。但有时候说有暴雨，结果时不时淅淅沥沥下一会儿，也说报准了。再比如，炎炎夏日，明明热得受不了了，感觉气温飙到40℃之上了，天气预报却说只有35℃。

　　关于暴雨，根据《暴雨灾害等级》等国家标准，24小时连续降雨量达50~99.9毫米，或者12小时内降雨量达到30~69.9毫米的降水被称为暴雨。至于雨是以什么姿态来到大地，国家标准并未规定。所以，淅淅沥沥下半天或一天，只要降雨量达标，就是暴雨。

　　而温度的差别就更明显了。气象业务中用到的气温数据，由安装在百叶箱中探测气温的仪器测得。百叶箱要求通风好，要避开太阳的直接照射，还要避免受地面反射的光和热的影响，因此通常距离地面有一定高度，安装在草坪上。

　　它测得35℃的高温，但公众很诧异，这是因为人们的体感温度不同。体感温度的根本影响因子是体表与外界热量的交换及其速度，受日照、风、湿度及人群是否聚集等多方面影响，人与人之间差异很大。夸张一点说，同样的温度下，在树荫下乘凉、在户外工地干活和在空调房里吃西瓜的人感受完全不同。

　　而这，便是天气业务标准不能跟着公众感觉走的根本原因。气象数据既需要长时间序列的积累来进行历史纵向比较研究，又需要进行全球区域的横向比较研究。为此，无论是观测还是预报，规定气温都依照同一个标准即百叶箱测温来度量。有了这样的基准，才有可能进行各种复杂条件下不同体感温度的推算，更好地应用于气象预报服务。

　　当然，气象服务并非一点儿不近人情。在“硬梆梆”标准之上做出预报，再结合公众的需求，也诞生了许多个性化的服务产品。

　　科技如此发达 天气预报为何还会出错

　　许多人都听说过，现在的天气预报是靠超级计算机算出来的，所以总会疑惑：在科技如此发达的今天，天气预报竟然还会出错？

　　超级计算机算出来不假，但模拟和计算背后，还涉及十分复杂的科学问题。

　　天气变化是太阳辐射和大气圈、冰冻圈、生物圈、岩石圈、水圈等5大圈层共同作用的微观结果。从微观层面来说，太阳辐射和5大圈层的所有要素无时无刻不在发生变化。人类对它们和它们的变化认知还十分有限。在这样的情况下，还要对其进行模拟，局限性可想而知。

　　算的过程也不简单。用超级计算机模拟未来天气本质上就是在解一套方程。这套方程组包含了牛顿运动定理、质量守恒定律、能量守恒定律等，是科学家长期以来研究大气运动的智慧结晶。观测资料作为初始条件输入方程组，超级计算机开始运算并给出方程解，也就是未来天气的相关数值。

　　这其中不可避免地存在局限性和误差。比如，任何观测手段都有局限性且存在误差；对大自然知之不多却要用计算机去模拟它的状态必然存在误差；再强的超级计算机计算能力也是有限的，计算时舍弃的小数点后8位之后的数值也许就会令最终的模拟结果产生很大不同，正所谓“失之毫厘，谬以千里”。

　　另外，从预报方法上来说，对某一种天气是否出现的判断是基于分析模拟出的未来大气状况是否具备发生这种天气的物理条件。当一种天气发生时，一定是具备了某种物理条件的，因此我们可以事后解释和总结并帮助未来预报。但是，这些条件通常仅是天气发生的必要条件而不是充分条件，也就是说即便出现了这样的条件，却不一定会发生同样的天气。更何况，当前人类认知的局限可能使得这些条件的考虑并不完备。这就决定了事先的预报总是非常困难。

　　即便我们排除科学技术的局限性，仅从天气预报的表述和传播来说，预报准确与否其实只是一个相对的概念。大尺度上的准确预报在时空分辨率提高的情况下可能就变得不准确了。比如说“北京明天下雨”这个预报就是大尺度的，只要未来24小时北京境内的任意地方下了雨，这个预报就是准确的，但假如将时空分辨率提高，北京天安门没有下雨，这个预报就变成了不准确。

　　总之，尽管这些种种不足的方面一直在进步，但却堪称永无止境，因此从绝对意义来说天气预报永远不会完全准确。我们常说人类要敬畏自然，那么接受预报不准确就是气象人对自然的敬畏，当然这也促使气象人在提高预报准确率的漫长道路上上下求索。

　　回顾历史，科学地进行天气预报不过短短一百多年，科学且大致可靠的天气预报只不过几十年，大气科学还仍然是一门新兴的科学。大气科学又是典型的交叉学科，天气预报的每一次跃进都建立在其他学科跃进的基础之上。比如，无线电的发明推动了高空大气探测；气象雷达根本上来自于二战时期军用雷达的发展；航天科技的卫星将大气探测能力空前推进；20世纪初诞生的数值预报构想在半个多世纪后计算机的发展背景下才得以实现。从这个意义上来说，天气预报准确率的提高根本上取决于全人类科技的进展。

　　自然何其神秘，才让人探之无穷尽。像医生许愿治好每一位患者，却因对生命奥秘的认识有限，对某些病症缺乏有效治疗手段一样，预报员期望报准每一次天气，却无法避免错报，也不能无条件地做到定时定点预报。

　　当然，这些年医疗水平进步很快，天气观测手段和预报技术也取得了长足发展。可是，世界上并没有什么“长生不老药”，对天气预报的无限需求和有限能力之间的矛盾也将永远存在。

（来源：《中国气象报》2020年9月18日四版 责任编辑：王美丽）