氣候預(yù)測如何捕捉極端天氣

【科學(xué)向未來】

近期，全球多地發(fā)生極端天氣氣候事件，比如，索馬里干旱引發(fā)饑荒霍亂；秘魯洪水肆虐致 75人死、260人傷；澳大利亞強(qiáng)降雨引發(fā)洪水；美國創(chuàng)下多個(gè)高溫紀(jì)錄……根據(jù)國家氣候中心的預(yù)測，今年汛期（5月至 9月），我國氣候狀況總體偏差，極端天氣氣候事件多發(fā)，降水總體北少南多，干旱將比去年重，登陸臺(tái)風(fēng)較常年強(qiáng)度也會(huì)偏強(qiáng)。

隨著全球氣候變暖，影響氣候趨勢的因素復(fù)雜多樣，使得氣候預(yù)測在應(yīng)對(duì)極端天氣中的地位更加重要。各國科學(xué)家是如何進(jìn)行氣候預(yù)測的？我國氣候預(yù)測有何特點(diǎn)？汛期氣候預(yù)測準(zhǔn)確率如何？對(duì)此，國家氣候中心首席專家王永光進(jìn)行了詳細(xì)解讀。

1. 三種預(yù)測方式各有所長

我國進(jìn)行氣候預(yù)測主要有 3種方式。

首先是利用統(tǒng)計(jì)方法，即通過厄爾尼諾/拉尼娜、海冰、歐亞積雪和青藏高原積雪等前兆信號(hào)，分析它們對(duì)東亞夏季風(fēng)強(qiáng)度的影響，從而預(yù)測汛期降水和氣溫。通常來說，發(fā)生厄爾尼諾會(huì)使夏季風(fēng)偏弱，我國夏季多雨帶容易偏南；海冰偏少則有利于南方多雨北方少雨；高原積雪偏多，利于南方多雨；冬季風(fēng)偏弱通常對(duì)應(yīng)夏季風(fēng)偏弱，即冬季偏暖，夏季北方更易出現(xiàn)少雨的情況。

還有動(dòng)力模式預(yù)測。當(dāng)前國內(nèi)外都在發(fā)展動(dòng)力氣候模式，這是氣候預(yù)測的核心技術(shù)，也是未來氣候預(yù)測的主要技術(shù)路線。我國自主研發(fā)了第二代氣候系統(tǒng)模式CSM2.0，能夠預(yù)測全球大氣環(huán)流形勢，并對(duì)降水、氣溫等要素進(jìn)行預(yù)測。

另外就是動(dòng)力統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方法，基于動(dòng)力模式結(jié)果，進(jìn)行解釋應(yīng)用。具體操作上，預(yù)報(bào)員通過提取動(dòng)力模式大尺度環(huán)流的有用信息，結(jié)合統(tǒng)計(jì)方法建立大尺度環(huán)流與區(qū)域（局地）降水之間的聯(lián)系，通過這種降尺度解釋應(yīng)用來預(yù)測降水。

2. 各國氣候預(yù)測條件有差異

各國氣候預(yù)測條件有差異。首先要了解，不同地區(qū)氣候可預(yù)報(bào)性不同。有些地區(qū)直接受厄爾尼諾/拉尼娜影響，例如南美西海岸的秘魯，海溫升高，這個(gè)沿岸國家的對(duì)流明顯增強(qiáng)，極易發(fā)生洪水，與此同時(shí)，東南亞一帶干旱特征明顯；有些地區(qū)則通過海氣相互作用，受間接影響，如我國，厄爾尼諾/拉尼娜發(fā)生的快慢和強(qiáng)度不同，間接影響差異就很大，預(yù)報(bào)的不確定性明顯增大；還有些地區(qū)則不受影響。

我國西南有全球最高的高原，東邊有最大的海洋，季風(fēng)氣候顯著。但它又不同于印度這樣受熱帶季風(fēng)影響的國家。印度夏季降水主要是由于西南氣流爬升所致，而我國東部季風(fēng)區(qū)以平原為主，暖濕氣流要配合北方的冷空氣才能形成降水。而所有的氣候模式對(duì)中高緯度冷空氣的預(yù)測都是一大難點(diǎn)。

綜合因素所致，我國氣候可預(yù)報(bào)性相對(duì)更低，汛期氣候預(yù)測難度更大。

3. 我國汛期降水預(yù)測準(zhǔn)確率約為70%

總體來看，無論是國內(nèi)還是國外，氣候預(yù)測技術(shù)不如天氣預(yù)報(bào)，模式精度也有差別，國外大多處于試驗(yàn)性預(yù)測階段。而我國自1978年就開始做汛期氣候預(yù)報(bào)，提前兩三個(gè)月對(duì)夏季（通常是6月至8月）多雨帶的位置和強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測，為政府提供決策服務(wù)。

我國氣候預(yù)測是通過2000多個(gè)氣象觀測站的實(shí)況評(píng)判氣候預(yù)測準(zhǔn)確率。過去30年的平均數(shù)據(jù)顯示，汛期降水預(yù)測準(zhǔn)確率為65%，近10年來有了明顯提升，準(zhǔn)確率約為70%。

汛期氣候預(yù)測有很多難點(diǎn)，存在不確定性。以今年汛期氣候預(yù)測為例，前兆信號(hào)比較弱，給汛期氣候預(yù)測帶來了很大的困難和不確定性。具體技術(shù)難點(diǎn)主要是對(duì)于海洋即厄爾尼諾/拉尼娜的預(yù)測。普遍來看，國內(nèi)外動(dòng)力氣候模式預(yù)測未來出現(xiàn)厄爾尼諾事件的概率大，甚至有些樂觀地認(rèn)為春夏就有可能發(fā)生；但一些統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法則顯示出了不一致，認(rèn)為赤道中東太平洋海溫繼續(xù)偏冷。厄爾尼諾/拉尼娜是影響我國汛期氣候的重要因子，去年正是在超強(qiáng)厄爾尼諾的影響下，我國南方出現(xiàn)了嚴(yán)重汛情；另外，尚不好判斷春季積雪這一信號(hào)的趨勢。歐亞大陸、青藏高原的積雪也是影響我國汛期氣候的重要因子，需要對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行滾動(dòng)監(jiān)測，進(jìn)而進(jìn)行汛期滾動(dòng)預(yù)測。

需要說明的是，不同信號(hào)的指示可能有矛盾，甚至同一信號(hào)，由于分析的角度不同，對(duì)未來氣候的影響都會(huì)出現(xiàn)分歧。比如，全球氣候變暖導(dǎo)致厄爾尼諾現(xiàn)象的間隔時(shí)間縮短，史上最強(qiáng)的厄爾尼諾結(jié)束還不到一年，新一輪的海溫已在增暖進(jìn)行中，澳大利亞氣象局 3月15日在其網(wǎng)站上分析說，8個(gè)氣候模型中的6個(gè)顯示，7月份可能會(huì)達(dá)到厄爾尼諾的臨界值。而美國氣候預(yù)測中心分析稱，今年 10月至12月，有53%的可能會(huì)發(fā)生厄爾尼諾。

這種情況下，我國預(yù)報(bào)員需要對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行綜合研判，加強(qiáng)綜合集成分析，向定量客觀的氣候預(yù)測方向發(fā)展。當(dāng)前，我國氣象部門、水文部門已經(jīng)形成了長效的汛期氣候會(huì)商機(jī)制，雙方還將組織多次聯(lián)合會(huì)商，密切監(jiān)視氣候系統(tǒng)的變化，及時(shí)向政府決策部門提供滾動(dòng)訂正氣候預(yù)測意見。?

（摘自《光明日?qǐng)?bào)》

2017年04月13日13版）

責(zé)任編輯：吳曉麗