分析海量数据辨云识雨 预报员日日与天气““博弈”” 他们就是“硬核技术”,为百姓生活服务,为防灾减灾构筑第一道防线
?南宁市气象局首席预报员梁岱云正在进行气象数据分析(南宁市气象局供图)
■本报记者彭媛媛
风雨气象人
天气万象,它时而像倔强老人,时而像懵懂幼儿,时而像恬静女子,时而又像暴躁汉子,总不会给你一个标准答案。因为令天气变化莫测的,就是那些时刻都在变化的气流、温度、气压等因素,甚至不同的区域和山形地貌,也会使它千变万化。气象工作者中的预报员每天都要与天气展开“较量”。市民每天看到的天气预报虽然只有简洁的话语,但它却凝练了预报员对数以千万计的数据的分析结果。南宁市气象局首席预报员的梁岱云说:“我们虽不能做到天气预报百分之百的准确,但定要做到百分之百的努力。”她带领着南宁市气象台的“巾帼文明岗”,用扎实严谨科学的态度与天气“博弈”。
揭秘
简洁天气预报来自海量数据分析
天气预报是人类活动的晴雨表。群众出行最关心“有没有雨”,民政部门最关心“哪里有灾害发生”,防汛部门则关心“有没有致洪的暴雨”,农业部门要“看天吃饭”,出海渔民要提防台风海浪……但很多人不知道,简洁明了的天气预报需要预报员把一堆难懂的数据和产品转化为公众听得懂的预报语言。其中最耗心神的,是海量数据资料的分析。
“推理判断,反复思考,做天气预报的过程是一个高强度的烦琐的脑力劳动过程,心理压力很大。”梁岱云说,目前,天气的趋势预报是由大型计算机模拟大气运动得出的一定概率的结果,预报员只根据计算机预测的数据做出一个预报结果是非常容易的事,实际上,天气预报不能只看“一时一地”来立刻下结论,而是在做一道多学科结合的“分析题”。
仅仅是海量数据分析,梁岱云和同事每天就要做三大块内容。首先,气象预报员每天都要随时监测气象卫星、气象雷达以及地面自动站每隔5至10分钟回传一次的数据,了解本市范围内有没有大风、暴雨、雷电等突发灾害,及时发布灾害性天气预警信号。其次,分析全球的地面、高空天气图,找出当天天气系统的位置,如代表高空冷空气的“高空槽”,代表低空水汽聚集的“切变线”,以及冷空气、台风、副热带高压、季风等,结合这些天气系统的“数据”推断它们可能向什么方向移动、强度如何变化、有什么异常等。再次,还要从欧洲、美国、德国、日本以及中国的巨型计算机模拟大气的几百种模式中寻找最大可能的一种预报结果。每一种模拟模式又因其区域、地形、分辨率的不同,可分析得出的结果千差万别,而预报员就需要通过分析数据和经验来综合判断,排除干扰项,最终才能得出一个概率较高的预报结论,形成一份天气预报。
据悉,目前天气预报员每天需要根据更新的资料分析,发布5份滚动7天内的订正预报,24小时无缝隙监测天气,随时发布预警信号和决策服务,构筑防灾减灾的第一道防线,实行365天×24小时轮班无休制。
给力
生产生活依靠预报员的准确“情报”
分析完资料,预报员每天还要参加中央气象台、广西气象台的视频会商,遇到南宁有重大灾害性天气时,还要参与加密会商。
预报员每天在及时发布更新天气预报的同时,还需要做大量的服务工作,除了为电视、报纸等提供公众服务,还要为农业农村局、应急局、生态环境局、自然资源管理局等相关部门建立的联动机制提供各种决策服务信息,如春播夏收、防内涝、防地质灾害、森林防火、防汛等专题信息。特别是近年来南宁举办的大型展会、体育赛事越来越多,重大活动开展更少不了气象保障。
相信许多人对最强台风“山竹”印象深刻。而在那场台风袭击南宁时,梁岱云和同事们对它进行了成功而精准的预报。说起当时的经历,梁岱云至今仍历历在目。
2018年9月13日,被气象学界称为具有“生命史长、块头大、强度强”的台风“山竹”还在菲律宾以东洋面时,梁岱云就与团队认真分析了它的尺度、移动速度和路径,得出“超强台风‘山竹’将于9月16日至18日给南宁市带来强风雨”,“大部有暴雨到大暴雨,局部特大暴雨,并伴有6至8级大风,局地阵风9级”的预报结论。9月16日上午,台风“山竹”给南宁市带来了强风雨破坏性天气。此时,梁岱云和同事们深知“天气变化莫测的速度是惊心动魄的”,不敢对“台风预报成功”沾沾自喜,不敢松懈与怠慢,依旧每天收集台风路径和上游的风雨实况,分析各种数据研判天气,为政府制定抵御台风决策提供了有力的科学依据,最大限度地减少台风造成的损失。当年南宁实现了因灾0死亡。
凭着这股坚韧不拔、不断努力付出的工作态度,南宁市气象台“巾帼文明岗”获得2019年“全国巾帼文明岗”称号。近3年来,南宁市气象台还曾获广西壮族自治区重大气象服务先进集体、第一届广西气象服务创新大赛优秀作品奖、全区预报竞赛团体二等奖等奖励。
未来
“云+AI”技术将是预报员得力助手
准确预报天气是一个复杂的科学问题,在现实生活中,即使在100次天气预报里对了99次,但老百姓还是会记得那一次失误,这是预报员不得不面对的现实。
作为经验丰富的首席预报员,梁岱云说,降雨的形成,是水汽、太阳照射能量、空气垂直运动以及地形阻碍共同作用的结果,有一定的随机性,这也解释了“十里不同天,东边太阳西边雨”的天气现象。因此,局地的强降雨和强对流天气是难以提前3小时以上预报的。
同时,天气预报是一种建立在物理模型、数学计算基础上的科学。由于受目前对大气运动的认知水平、观测密度、地形精度等导致模型的不完美及计算能力所限制,预报无法做到完全精确,只能是一定概率的预报。
那么,如何提高预报准确率?梁岱云认为,数值天气预报是现代天气预报的基础,也是提高预报准确率不可或缺的主要技术手段。通俗地说,数值预报即是依据大气运动方程,通过数值计算的方法预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象。但数值预报并不是万能的,在实际的预报工作中,预报员需要在此基础上进行订正,从而提高预报准确率。
以南宁为例,这里地处亚热带,地形复杂,局地阵雨多,影响系统也呈多样性。但经过预报员订正的预报,准确率比计算机的计算结果准确率要高10%以上。特别是网上7天内的预报,都是经过预报员订正的预报结果,这些数据的参考性较好,而7天以上的预报是计算机的计算结果,参考性较低。
此外,为了弥补短期预报的不确定性和时空精度不足,目前,预报员利用雷达监测周围300公里范围内降雨情况,对突发的灾害性天气发布预警信号或0~3小时的临近预报,天气预报可以精细到乡镇、街道,降雨的量级、时间也更为精准。这些精细化预报为城市上下班高峰期的交通疏导、城市内涝和山区地质灾害的防御发挥了非常有效的作用。
展望未来,“云+AI”技术将是预报员的得力助手。梁岱云说,AI(人工智能)能够通过深度学习大量的气象历史数据(雷达、云图等数据),帮助预报员寻找预测的线索和依据,推演未来可能的变化情况,从而为人工预报提供强有力的辅助,“哪怕预报准确率只提高1%,都是无数气象工作者100%付出的努力”。
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