從短時(shí)臨近到氣候預(yù)測

天氣預(yù)報(bào)的“望遠(yuǎn)鏡”

天氣預(yù)報(bào)并不只是“明天下不下雨”那么簡單。根據(jù)預(yù)報(bào)時(shí)間長短，可分為：短期預(yù)報(bào)、中期預(yù)報(bào)、氣候預(yù)測和短時(shí)臨近預(yù)報(bào)。它們就像不同“時(shí)間距離”的望遠(yuǎn)鏡，各自適用于不同需求場景。

手繪：黃琬婷

短期預(yù)報(bào)（1-3天）：準(zhǔn)確率高，生活必備。短期天氣預(yù)報(bào)依賴高分辨率數(shù)值模式、衛(wèi)星雷達(dá)觀測和人工訂正，能夠精準(zhǔn)預(yù)測未來1至3天的天氣變化，是公眾日常生活中最常用的預(yù)報(bào)類型。無論是決定出行穿衣，還是高考期間的應(yīng)急準(zhǔn)備，短期預(yù)報(bào)都是關(guān)鍵參考。例如，高溫、暴雨、大風(fēng)等天氣可通過短期預(yù)報(bào)提前獲知，為交通調(diào)度、考場安排等提供保障。

中期預(yù)報(bào)（4-15天）：把握趨勢，輔助決策。隨著預(yù)報(bào)時(shí)效的延長，大氣環(huán)流的不確定性增加，天氣系統(tǒng)的演變變得更加復(fù)雜，因此，中期預(yù)報(bào)誤差相較于短期預(yù)報(bào)會有所增加。當(dāng)前，中期預(yù)報(bào)更多用于判斷大范圍天氣趨勢，幫助政府、農(nóng)業(yè)、交通等領(lǐng)域提前部署。例如，春運(yùn)期間，海事、公路、鐵路和民航部門會參考中期預(yù)報(bào)安排運(yùn)輸計(jì)劃，提前應(yīng)對可能出現(xiàn)的寒潮、降雪等天氣。旅客也可以根據(jù)中期預(yù)報(bào)調(diào)整出行計(jì)劃，盡量避開因惡劣天氣導(dǎo)致的航班取消、高速封閉或鐵路限速等情況。

氣候預(yù)測（15天以上）：預(yù)報(bào)趨勢，不談“哪天下雨”。超過兩周，大氣系統(tǒng)的“混沌性”使得逐日天氣無法精準(zhǔn)預(yù)測。此時(shí)，預(yù)報(bào)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向氣候趨勢，如延伸期預(yù)報(bào)（15至30天）、月預(yù)測、季節(jié)預(yù)測甚至年代際（1年以上）預(yù)測。

雖然它無法回答“一個月后那天會不會下雨”，但可以告訴我們“未來一個月總體偏暖還是偏冷”，在農(nóng)業(yè)種植、水資源管理、電力調(diào)度等方面具有重要價(jià)值。例如，氣候預(yù)測顯示，未來我國的西北地區(qū)降水會持續(xù)增加，氣候?qū)⒊掷m(xù)變濕。基于這一趨勢，相關(guān)部門可及時(shí)調(diào)整生態(tài)建設(shè)與水資源開發(fā)策略等。

相比上述幾個“看得遠(yuǎn)”的預(yù)報(bào)類型，短時(shí)臨近預(yù)報(bào)則像一把“天氣放大鏡”，專注于未來幾小時(shí)內(nèi)的天氣細(xì)節(jié)，預(yù)報(bào)更新頻率高、空間分辨率高、響應(yīng)速度快。

天氣預(yù)報(bào)已經(jīng)融入我們生活的方方面面，未來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，天氣預(yù)報(bào)將更加精準(zhǔn)與智能，幫助我們更好地應(yīng)對“風(fēng)云變幻”。（穆俊宇）

走近短時(shí)臨近預(yù)報(bào)——天氣預(yù)報(bào)“急診室”

“雷達(dá)監(jiān)測到龍卷先兆！”預(yù)報(bào)大廳內(nèi)，當(dāng)雷達(dá)監(jiān)測到龍卷跡象瞬間，值班預(yù)報(bào)員們的神經(jīng)立刻緊繃起來。他們緊盯著屏幕上的雷達(dá)回波——從發(fā)現(xiàn)異常到發(fā)布預(yù)警，留給氣象部門的時(shí)間不過十幾分鐘。中央氣象臺強(qiáng)對流天氣首席預(yù)報(bào)員盛杰將應(yīng)對強(qiáng)對流天氣的工作，比作氣象部門的“急診”。

手繪：黃琬婷

分秒必爭的“短臨急診室”

短時(shí)臨近預(yù)報(bào)專攻未來0至12小時(shí)內(nèi)的天氣預(yù)報(bào)，其中0至3小時(shí)為臨近預(yù)報(bào)，3至12小時(shí)為短時(shí)預(yù)報(bào)。這個天氣預(yù)報(bào)體系中的“急診室”，面對的是突發(fā)性強(qiáng)、發(fā)展迅猛的“重癥天氣”：雷雨大風(fēng)、冰雹、龍卷、短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對流天氣。短時(shí)臨近預(yù)報(bào)必須在短時(shí)間內(nèi)捕捉天氣“異動”，為公眾搶出避險(xiǎn)時(shí)間。

不同于短期預(yù)報(bào)、中長期預(yù)報(bào)，“短臨急診室”需要“實(shí)時(shí)診斷”——

病情急：強(qiáng)對流天氣生命史僅有1至2小時(shí)，局地性強(qiáng)，比如龍卷從生成到消亡不足半小時(shí)；

診斷難：受復(fù)雜地形、下墊面等因素干擾，同一股冷空氣在平原可能引發(fā)大風(fēng)，進(jìn)入山區(qū)卻可能觸發(fā)局地暴雨；

高緊迫：短時(shí)臨近預(yù)報(bào)的緊迫性非常強(qiáng)。預(yù)警每提前1分鐘，挽救生命的幾率就大幾分。當(dāng)前我國強(qiáng)對流預(yù)警平均提前量為42分鐘，未來10年的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“提前1小時(shí)預(yù)警”。

從“肉眼觀察”到“數(shù)字手術(shù)刀”

傳統(tǒng)預(yù)報(bào)依賴常規(guī)觀測資料和預(yù)報(bào)員經(jīng)驗(yàn)，如同醫(yī)生憑專業(yè)技能輔之聽診器判斷病情。如今，從監(jiān)測、預(yù)報(bào)到預(yù)警，迅猛發(fā)展的科技進(jìn)步讓短時(shí)臨近預(yù)報(bào)邁入“精準(zhǔn)手術(shù)”時(shí)代。

作為短時(shí)臨近預(yù)報(bào)的“CT”和“核磁共振”，天氣雷達(dá)和風(fēng)云氣象衛(wèi)星配合緊密，200余部雷達(dá)組成監(jiān)測網(wǎng)，6分鐘更新一次數(shù)據(jù)，天氣雷達(dá)可穿透云層，實(shí)時(shí)掃描風(fēng)暴三維結(jié)構(gòu)，新的算法還能自動識別龍卷；風(fēng)云氣象衛(wèi)星則是從太空捕捉大氣變化，不僅彌補(bǔ)海洋、高原等地區(qū)監(jiān)測盲區(qū)，還能提供大范圍水汽、溫度數(shù)據(jù)，判斷天氣系統(tǒng)演變趨勢。

中尺度快速更新數(shù)值模式堪稱應(yīng)對強(qiáng)對流天氣的一把短時(shí)預(yù)報(bào)“數(shù)字手術(shù)刀”。中尺度快速更新數(shù)值預(yù)報(bào)模式通過滾動循環(huán)同化技術(shù)，將觀測數(shù)據(jù)“消化吸收”，通過逐小時(shí)同化雷達(dá)、衛(wèi)星、自動站等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，修正模式初始場，提升模式對中小尺度系統(tǒng)的捕捉能力，實(shí)現(xiàn)對災(zāi)害天氣的滾動預(yù)報(bào)。

另一把“數(shù)字手術(shù)刀”則是我國自主研發(fā)的“風(fēng)雷”人工智能大模型。基于雷達(dá)回波的深度學(xué)習(xí)模型，它能識別強(qiáng)對流天氣系統(tǒng)的生消演變規(guī)律，通過大數(shù)據(jù)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)分鐘級更新，實(shí)現(xiàn)0至3小時(shí)臨近預(yù)報(bào)，服務(wù)強(qiáng)對流臨災(zāi)預(yù)警。傳統(tǒng)外推法只能預(yù)測回波移動，但是對于對流系統(tǒng)內(nèi)部的變化無法預(yù)測。而“風(fēng)雷”能判斷颮線下山后是否增強(qiáng)，將預(yù)警時(shí)效從1小時(shí)延長至3小時(shí)。例如，2024年北京5月30日由颮線引起的極端大風(fēng)天氣，“風(fēng)雷”提前1小時(shí)預(yù)警，為城市應(yīng)急爭取了寶貴時(shí)間。

自2022年中國氣象局短臨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)SWAN3.0平臺上線后，全國數(shù)據(jù)匯總時(shí)間從1小時(shí)縮短至6分鐘，可直接服務(wù)對接國、省、市、縣四級氣象臺站短臨業(yè)務(wù)。2025年，將實(shí)現(xiàn)自動生成預(yù)警信息、靶向推送至基層臺站等功能，為基層氣象部門發(fā)布預(yù)報(bào)預(yù)警信息提供了最直接的產(chǎn)品支撐。

當(dāng)“急診室”接到“疑難雜癥”

盡管技術(shù)進(jìn)步顯著，短時(shí)預(yù)報(bào)仍面臨難題。比如，雷達(dá)仰角限制導(dǎo)致出現(xiàn)低層盲區(qū)；強(qiáng)對流天氣的機(jī)理研究不足；突發(fā)性強(qiáng)、致災(zāi)重的龍卷風(fēng)直徑大多僅有百余米，而我國當(dāng)前中尺度模式分辨率為1公里，仍無法“網(wǎng)羅”如此小尺度的龍卷，加之我國龍卷不常見、研究樣本稀缺等問題，這種情況下的短臨預(yù)報(bào)如同醫(yī)生面對罕見病的診療。為此，氣象部門在山區(qū)、城市布設(shè)相控陣天氣雷達(dá)，提升局地監(jiān)測能力；探索將物理方程嵌入人工智能模型等。目前“風(fēng)雷”已嘗試加入運(yùn)動學(xué)守恒定律，以期提升預(yù)測合理性。

破解技術(shù)瓶頸的最終目標(biāo)，正是讓預(yù)報(bào)成果轉(zhuǎn)化為守護(hù)生命的力量。在航空領(lǐng)域，2小時(shí)提前量是航班調(diào)度的安全底線；對農(nóng)業(yè)而言，鄉(xiāng)鎮(zhèn)級精準(zhǔn)預(yù)警關(guān)乎萬畝良田的豐收保障；城市管理則需要1公里分辨率的降水預(yù)報(bào)，為地下管網(wǎng)爭取排澇時(shí)間——不同場景的定制化需求，使預(yù)警服務(wù)向精準(zhǔn)化、差異化方向發(fā)展。

當(dāng)我們在手機(jī)上收到一條暴雨預(yù)警時(shí)，背后是無數(shù)雷達(dá)的掃描、模型的運(yùn)算和預(yù)報(bào)員的堅(jiān)守。未來，隨著量子計(jì)算等技術(shù)的突破，天氣預(yù)報(bào)的“急診室”或?qū)?shí)現(xiàn)“百米級、分鐘級”的預(yù)報(bào)目標(biāo)。而在此之前，每一分鐘的提前，都是為生命爭取多一分的希望。（黃琬婷）

場景化天氣服務(wù)指南：哪款天氣預(yù)報(bào)更適用于您？

通勤上班族：通勤時(shí)段應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注逐小時(shí)短臨預(yù)報(bào)，及時(shí)接收氣象災(zāi)害預(yù)警信息，規(guī)避突發(fā)惡劣天氣，確保通勤安全。

戶外玩家：需著重關(guān)注逐小時(shí)短臨預(yù)報(bào)，同時(shí)還可提前查看登山指數(shù)、露營指數(shù)、紫外線強(qiáng)度指數(shù)、中暑指數(shù)、氣候舒適度指數(shù)等，保障安全與舒適。

旅游愛好者：規(guī)劃短期行程時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注目的地未來一周天氣預(yù)報(bào)；規(guī)劃長途行程時(shí)，可參考中期預(yù)報(bào)。旅途中隨時(shí)查看當(dāng)?shù)刂鹦r(shí)短臨預(yù)報(bào)，同時(shí)可查看穿衣、花粉濃度指數(shù)等。

夜市攤主：應(yīng)緊盯傍晚至凌晨逐小時(shí)天氣情況，重點(diǎn)防范短時(shí)強(qiáng)降水、突發(fā)大風(fēng)等災(zāi)害天氣，以及時(shí)采取措施，降低損失。

車主：車主可查看洗車指數(shù)及短期預(yù)報(bào)，規(guī)避剛洗完車就遇沙塵、降雨等天氣。

菜農(nóng)果農(nóng)：在夏收夏種期間，菜農(nóng)果農(nóng)可根據(jù)中期時(shí)效降水預(yù)報(bào)決定是否提前收割，避免連陰雨影響農(nóng)作物品質(zhì)，或提前規(guī)劃灌溉應(yīng)對干旱天氣，保障農(nóng)作物收成。

（來源：中國氣象報(bào)社）返回搜狐，查看更多