方研

臺(tái)風(fēng)是大自然最鬼斧神工的杰作之一，曾幾何時(shí)，人們驚嘆于她的威力而束手無(wú)策。隨著氣象科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)技術(shù)已達(dá)世界一流水平。2022年9月15日，中央氣象臺(tái)對(duì)此前登陸的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“梅花”，發(fā)布了最新預(yù)警：“預(yù)計(jì)今天夜間，梅花將會(huì)登陸山東黃島到海陽(yáng)一帶，未來(lái)24小時(shí)黃海到渤海這一帶海域，普遍會(huì)遭遇6級(jí)以上大風(fēng)，臺(tái)風(fēng)中心附近陣風(fēng)有10～11級(jí)?！毕襁@樣的預(yù)警，你肯定聽(tīng)過(guò)無(wú)數(shù)次，那本期我們就來(lái)聊聊：我國(guó)是如何預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)的？

每當(dāng)有臺(tái)風(fēng)在洋面上生成，獲知其準(zhǔn)確位置和實(shí)況強(qiáng)度是預(yù)報(bào)員第一時(shí)間需要做的事情，也是之后預(yù)報(bào)其路徑和強(qiáng)度發(fā)展的重要基礎(chǔ)。借助“海陸空”一體的全方位觀測(cè)手段，就是為了更快、更準(zhǔn)地找到臺(tái)風(fēng)的確切位置，并獲知其實(shí)況強(qiáng)度。

由于缺乏海洋觀測(cè)資料，對(duì)于身處海洋腹地的熱帶系統(tǒng)，氣象人員通常借助衛(wèi)星遙感觀測(cè)來(lái)獲取其實(shí)時(shí)特征。近年來(lái)，基于高分辨率衛(wèi)星資料的“臺(tái)風(fēng)客觀定位和強(qiáng)度客觀估計(jì)系統(tǒng)”解決了這一難題，預(yù)報(bào)員使用分析軟件，只需不到一分鐘就可以完成對(duì)衛(wèi)星圖像的處理及分析，給出一個(gè)合理的臺(tái)風(fēng)定位和強(qiáng)度。此外，基于靜止氣象衛(wèi)星和極軌氣象衛(wèi)星開(kāi)發(fā)的“臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)分布定量分析技術(shù)”就好像給臺(tái)風(fēng)做了次“CT掃描”，能將衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成臺(tái)風(fēng)底層風(fēng)場(chǎng)分布結(jié)構(gòu)，讓人們精確掌握臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)的變化特征。

臺(tái)風(fēng)逐漸靠近陸地，人們的觀測(cè)手段也不斷豐富起來(lái)。架設(shè)在海島和石油平臺(tái)的自動(dòng)氣象站、海洋氣象浮標(biāo)站、船載自動(dòng)氣象站以及沿海天氣雷達(dá)等，都能實(shí)時(shí)獲取到臺(tái)風(fēng)相關(guān)風(fēng)速和氣壓等氣象要素資料。如果說(shuō)通過(guò)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)掌握臺(tái)風(fēng)狀態(tài)是在預(yù)報(bào)中搶占先機(jī)，那么想要真正預(yù)測(cè)其動(dòng)向，還必須掌握其發(fā)展規(guī)律。

首先，赤道附近此起彼伏的對(duì)流云團(tuán)，究竟哪一團(tuán)才能發(fā)展成為真正的臺(tái)風(fēng)呢？要破解這個(gè)難題，需要綜合考慮環(huán)境大氣各種物理量的影響，確定每個(gè)物理因子的閾值——就好比在游戲里做任務(wù)時(shí)，取得多少經(jīng)驗(yàn)值就可以觸發(fā)劇情；隨后，預(yù)報(bào)員要根據(jù)這些因子的相互關(guān)系建立一個(gè)數(shù)學(xué)公式——即通過(guò)建模的方式算出臺(tái)風(fēng)生成概率，這是臺(tái)風(fēng)生成概率預(yù)報(bào)技術(shù)。

其次，對(duì)于發(fā)展成熟的臺(tái)風(fēng)，人們更為關(guān)注的是它會(huì)怎么走，能變多強(qiáng)。在主觀經(jīng)驗(yàn)判斷之外，更多客觀手段可以幫助我們預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)未來(lái)動(dòng)向。中央氣象臺(tái)自主發(fā)展的“基于多種集合預(yù)報(bào)模式的臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)訂正技術(shù)”，是目前最行之有效的方法之一。通俗來(lái)說(shuō)，這種方法就是在臺(tái)風(fēng)的若干種未來(lái)可能的路徑中，通過(guò)技術(shù)判別找到最合理的幾條路徑，再通過(guò)數(shù)學(xué)算法給出一條最優(yōu)的推薦路徑。另一項(xiàng)“黑科技”是對(duì)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度預(yù)報(bào)技術(shù)的革新，中央氣象臺(tái)采用優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接權(quán)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新方法，建立了“基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度預(yù)報(bào)計(jì)算方法”——簡(jiǎn)單來(lái)講，就是可以通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)的手段優(yōu)化臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的算法。

最后，臺(tái)風(fēng)襲來(lái)往往伴隨著強(qiáng)風(fēng)驟雨。臺(tái)風(fēng)在登陸過(guò)程中受到海岸線分布、下墊面摩擦、環(huán)境風(fēng)場(chǎng)等多種因素影響，所帶來(lái)的狂風(fēng)暴雨往往具有移動(dòng)快、局地性強(qiáng)等特征。通過(guò)發(fā)展一種利用臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)的動(dòng)力釋用技術(shù)，將高分辨率數(shù)值模式計(jì)算出的風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)結(jié)果與預(yù)報(bào)員的主觀路徑強(qiáng)度預(yù)報(bào)相匹配，最終形成了精細(xì)化臺(tái)風(fēng)風(fēng)雨格點(diǎn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品。