丑紀(jì)范

(中國(guó)科學(xué)院,北京 100864)

在 2010年數(shù)值預(yù)報(bào)學(xué)術(shù)交流會(huì)議閉幕式上的講話

丑紀(jì)范

(中國(guó)科學(xué)院,北京 100864)

2010年 9月 18日中國(guó)氣象學(xué)會(huì)第 26屆數(shù)值預(yù)報(bào)學(xué)科專業(yè)委員會(huì)總結(jié)會(huì)議暨 2010年度全國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)學(xué)術(shù)交流會(huì)在筑舉行,該文為中國(guó)科學(xué)院院士丑紀(jì)范在會(huì)議閉幕式上的講話。

數(shù)值預(yù)報(bào)會(huì);講話

1 引言

我國(guó)一再提倡建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家,那就需要有一批創(chuàng)新型人才。在數(shù)值預(yù)報(bào)上,舊人有創(chuàng)新了,但是不夠,現(xiàn)在寄希望于新的一代。那如何才能創(chuàng)新呢?我覺(jué)得應(yīng)該破除中國(guó)文化方面上的一些缺陷。有人說(shuō):“為什么我們的創(chuàng)新不如西方”,這有很深層次文化的根源,因?yàn)槲覀兊奈幕瘡?qiáng)調(diào)“師道尊嚴(yán)”,那就是要跟著老師,老師說(shuō)的話就要照著去做。新一代搞數(shù)值預(yù)報(bào)首先應(yīng)該破除這個(gè)“師道尊嚴(yán)”,要對(duì)老師說(shuō)“不,你的不對(duì)”,因?yàn)槲鞣绞恰拔釔?ài)吾師,吾更愛(ài)真理?！?。我在麻省理工學(xué)院作訪問(wèn)學(xué)者的時(shí)候,第一次去參加他們的學(xué)術(shù)會(huì)議,老師剛講完,下面的學(xué)生馬上“I don’t think so!”,后來(lái)他們告訴我那就是他的學(xué)生,學(xué)生就直接這樣批評(píng)老師并提出自己的看法,老師非常高興,這給了我很深的印象。要敢于對(duì)老先生以至國(guó)內(nèi)外的許多看法說(shuō)“不”,這算是我給年輕人提的希望吧!下面說(shuō)點(diǎn)我的看法,希望在坐的對(duì)我的看法說(shuō)“不,你的看法不對(duì),不正確”。

2 數(shù)值預(yù)報(bào)模式的數(shù)量問(wèn)題

模式是多好還是少好?有一種意見(jiàn)認(rèn)為:科研隊(duì)伍精力有限,應(yīng)該集中力量精雕細(xì)刻搞那么一個(gè)模式。我覺(jué)得,模式是不怕多、怕不多。為什么?數(shù)值模式是實(shí)際大氣的一個(gè)反映,這里面就存在著一個(gè)深層次的問(wèn)題,要想把實(shí)際大氣克隆到我們的計(jì)算機(jī)里面,那么,各種模式就應(yīng)該涵蓋自然界的所有過(guò)程,只有這樣才能全部模擬出來(lái),達(dá)到準(zhǔn)確預(yù)報(bào)的目的。理論雖然如此,要想達(dá)到卻是不可能的。模式只能做到在這樣或那樣一些方面與實(shí)際一致,必然在某些方面跟實(shí)際不一致。盡管全部一致很好,可惜這件事辦不到。因?yàn)闊o(wú)論多么復(fù)雜的模式、多么精細(xì)化的物理過(guò)程跟實(shí)際的情況比都非常粗淺。比如溫度場(chǎng),每個(gè)點(diǎn)每個(gè)時(shí)刻有個(gè)溫度,這跟實(shí)際就馬上不一致了。溫度是什么?溫度是分子的平均動(dòng)能,那一點(diǎn)上有分子嗎?可能一個(gè)分子也沒(méi)有,可能有一個(gè)……哪來(lái)的平均動(dòng)能?這跟物理上說(shuō)的就不一致,且物理上說(shuō)的分子的平均動(dòng)能也是理想狀態(tài)。哪個(gè)地方只要不是絕對(duì)零度就會(huì)釋放長(zhǎng)波輻射,模式里面能有嗎?所以模式與實(shí)際只能是在這樣或那樣的方面一致,在另外的方面就不一致。因而,不可能在一個(gè)模式里面把所有的實(shí)際情況克隆進(jìn)去,這樣的事情辦不到。既然如此,打個(gè)比方說(shuō),平面的地圖要反映球面上的情況時(shí),我們采用了投影,想把球面上的所有特點(diǎn)都能在平面上精確反映是不可能的。怎么辦?人家地理制圖學(xué)家有辦法,希望地球上形狀相同的兩塊在地圖上形狀也相同,就用正型投影,希望面積不變就用保積投影。面對(duì)不同的需要就有不同的投影。所以干嘛非得要用一個(gè)模式來(lái)解決各個(gè)地方的不同問(wèn)題呢?

確切地說(shuō),面對(duì)不同的需要就要去建立不同的模式,顯然是不現(xiàn)實(shí)的,沒(méi)有可操作性。是不是由中央精雕細(xì)刻搞一個(gè)把實(shí)際大氣的各個(gè)方面都克隆到機(jī)器里來(lái)的模式,它成為各地使用的起點(diǎn),但不是終點(diǎn)。它好比是力求把球面上的所有特點(diǎn)都反映好的“地圖”,各地就按照自己最關(guān)切的現(xiàn)象,特別是高影響、轉(zhuǎn)折性天氣的要求對(duì)它進(jìn)行改造,如果關(guān)心“形狀”,改成“正形投影”,對(duì)原模式而言,“形狀”模擬的準(zhǔn)確是犧牲“面積”模擬的準(zhǔn)確性為代價(jià)的,“舍得、舍得、有舍才有得”。這樣一來(lái),便會(huì)有眾多的模式產(chǎn)生出來(lái),“一生二,二生三,三生萬(wàn)物”。這對(duì)各地的年輕同志來(lái)說(shuō),既是一個(gè)挑戰(zhàn),也是一個(gè)機(jī)遇,發(fā)揮其聰明才智的機(jī)遇。

3 轉(zhuǎn)折性天氣預(yù)報(bào)的重要性

應(yīng)該改變?cè)u(píng)分原則,我們動(dòng)輒就是一個(gè)平均的500 hPa的距平相關(guān)系數(shù)加距平均方誤差,但是我覺(jué)得數(shù)值預(yù)報(bào)更應(yīng)該重視高影響及轉(zhuǎn)折性天氣的預(yù)報(bào),如果大量工作之后,這兩種預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)水平?jīng)]有得到提高,光是平均評(píng)分是不夠的。希望年輕的一代,把重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到高影響及轉(zhuǎn)折性天氣。怎么才能做到?不同的地方有不同的高影響天氣,有不同的轉(zhuǎn)折,得琢磨現(xiàn)有的業(yè)務(wù)模式在本地預(yù)報(bào)失敗的原因,并在現(xiàn)用業(yè)務(wù)模式的基礎(chǔ)上改進(jìn),而不是重新開(kāi)始找另外的模式。找到模式對(duì)高影響及轉(zhuǎn)折性天氣報(bào)不好的原因:簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)要么是初值不準(zhǔn),要么是模式不準(zhǔn),這是對(duì)的,所以要改進(jìn)初值,改進(jìn)模式,同化和物理過(guò)程等等。但是我們的思路是否可以再開(kāi)闊一點(diǎn)呢?因?yàn)轭A(yù)報(bào)不只有數(shù)值預(yù)報(bào),還有統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)、天氣學(xué)預(yù)報(bào)等等。從廣義上的預(yù)報(bào)來(lái)說(shuō),從信息論的角度看就是信息的轉(zhuǎn)換,根據(jù)現(xiàn)在掌握的信息得到未來(lái)情況的信息,所以所有的模式不過(guò)是這樣一個(gè)信息轉(zhuǎn)換的過(guò)程。因此誤差來(lái)自兩方面:一方面是原始數(shù)據(jù)包含的未來(lái)的信息不夠;另一方面是在轉(zhuǎn)換的過(guò)程中能不能把這個(gè)信息提煉出來(lái)。打個(gè)比方說(shuō),就相當(dāng)一個(gè)銅,首先有銅礦石,有個(gè)冶煉的設(shè)備,把銅提煉出來(lái),結(jié)果你得到的銅多少是兩個(gè)因素決定的,一個(gè)是銅礦石里究竟含了多少銅,另一個(gè)是這個(gè)銅你能不能冶煉出來(lái),提出了多少?還剩余了多少?模式只是一個(gè)冶煉設(shè)備,如果原始輸入數(shù)據(jù)沒(méi)有或者很缺乏未來(lái)的信息,那冶煉設(shè)備再好也沒(méi)有用,充其量只是礦石里的銅全部提煉出來(lái),但是要全部提煉出來(lái)是辦不到的,總會(huì)留一點(diǎn),所以絕對(duì)不要迷信模式,模式最終只是個(gè)冶煉設(shè)備,不能誤以為有一個(gè)好的模式預(yù)報(bào)就做準(zhǔn),因?yàn)槟Ｊ绞遣蛔兊?而預(yù)報(bào)是靠不斷輸入變動(dòng)的數(shù)據(jù)而得到,如果數(shù)據(jù)有問(wèn)題,那在模式上怎么去改進(jìn),那轉(zhuǎn)折性及高影響天氣就很難報(bào)準(zhǔn),尤其是中尺度天氣。因此年輕預(yù)報(bào)員應(yīng)該針對(duì)當(dāng)?shù)仃P(guān)注的高影響及轉(zhuǎn)折性天氣尋找現(xiàn)有的模式預(yù)報(bào)效果不好的原因,如果不先找到這個(gè)原因,那很難提高預(yù)報(bào)效果;找到原因之后,我們就想辦法著手改進(jìn)。為什么模式越多越好呢?我的看法是這樣的,那就是你關(guān)心的某一個(gè)過(guò)程某一個(gè)現(xiàn)象,要預(yù)報(bào)好這個(gè)現(xiàn)象,重要的不是什么因素對(duì)它有作用,而是什么是主要的,如果你不把主要的東西抓住,那很難預(yù)報(bào)好。那次要的東西怎么辦?我的看法是:不考慮。為什么?因?yàn)閷?duì)這個(gè)現(xiàn)象,對(duì)這樣的過(guò)程,如果某一個(gè)過(guò)程對(duì)它的影響不大,那你有兩個(gè)辦法,在模式里考慮或不考慮它。我覺(jué)得干脆不考慮它更好,因?yàn)樗饔眯?如果考慮它,模式里的作用是實(shí)際的作用加上模式計(jì)算它的誤差,所以模式里邊算出的對(duì)這個(gè)過(guò)程的影響是它的實(shí)際影響加上模式算這個(gè)影響的誤差兩部分,如果這個(gè)影響很小,那有可能它的誤差還更大,所以不如不考慮它。所以在模式本地化時(shí)應(yīng)篩選物理過(guò)程,并認(rèn)真進(jìn)行改善,沒(méi)有必要拿一個(gè)藥來(lái)包治百病,模式不怕多就怕不多,這可能是我們提高業(yè)務(wù)的一個(gè)方向。

最后,向年輕同志提三點(diǎn)希望:希望年輕同志站得高一點(diǎn),看得遠(yuǎn)一點(diǎn),想得開(kāi)一點(diǎn)。

(貴州省氣象臺(tái)彭芳根據(jù)錄音資料整理。)

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1003-6598(2011)01-0004-02

2011-11-08

丑紀(jì)范(1934-),男,院士,長(zhǎng)期致力于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)理論和方法以及有關(guān)的大氣和海洋動(dòng)力學(xué)的教學(xué)和研究。