天气预报：如何有效应用数值产品

     近年来，我国天气预报业务有过度依赖数值预报产品的倾向，预报员自身的能动作用没有得到充分发挥；数值预报产品解释应用和各类新型气象资料应用能力不高，在一定程度上制约了大气要素预报的精细化和准确率。

　　正视数值预报的误差问题

　　数值天气预报是根据大气实际情况，在一定初值和边值条件下，采用数值计算的方法，求解描写天气演变过程的流体力学和热力学方程组，预报未来天气的方法。

　　由数值天气预报定义可见，数值天气预报依赖于大气的初始值和边界值状态（即观测数据的准确性和边界数据的真实合理性），依赖于数值计算中由差商代替微商的截断误差和考虑计算收敛性和稳定性的舍入误差，依赖于大气物理过程的较准确描述等。

　　20多年来，数值预报的能力大幅提高，其对环流场预报的准确度已经远远高于预报员预报的准确度，但是对天气要素，特别是对灾害性天气的预报，与防灾减灾的要求和预报精细化的要求距离甚远，其主要原因是：观测资料的准确性和观测资料的有效利用率不高，模式物理过程的真实性、模式对复杂地形的逼真描述不够，使得数值预报产品依然并将在长时间存在不确定性。这样就引出了对其预报能力的评价问题，即检验其准确性。

　　数值预报产品的科学检验

　　既然数值预报产品存在一定的误差，那么如何才能应用好数值预报产品呢？检验是最重要、最有效的方式之一。为什么要对数值预报产品进行检验呢？

　　中国科学院院士丑纪范曾引用俄国人赫尔岑的话说：“充分地理解过去——我们可以弄清楚现状；深刻认识过去的意义——我们可以揭示未来的意义；向后看——就是向前进。”其中的“过去”指的就是对模式性能的检验。

　　对此，BAMS杂志以及《科学》杂志持同样的观点：“如果要让预报是科学的，就必须进行验证。每一次预报就像是一个科学猜想，而在科学界每一个猜想最终都要被验证。”

　　误差分析是科学研究中很重要的部分。只有连续地追踪检验数值模式，了解数值模式的预报误差或误差的一致性问题，才会有一定的基础把握并订正数值模式。

　　数值预报产品的有效订正

　　该如何对数值预报产品进行有效订正呢？不管是依据天气学原理判断周围影响系统的配置、发展关系进行订正，还是根据某一模式在不同季节、不同区域对不同影响系统预报误差倾向性以及预报的倾向性、连续性、一致性进行订正。

　　在此过程中，预报员需根据实测资料对预报模式的初始场进行检验；对主要业务预报模式性能或能力进行分析和评估；对预报模式的预报趋势和偏差进行讨论；对不同预报模式间的差别和倾向性进行分析。同时，要非常注重对不同预报模式的比较，不同预报模式对同一天气系统强度和位置的比较，同一预报模式不同预报时效对同一天气系统预报的对比，并结合自己的经验最终做出最合理的选择和判断。

　　对于气象预报员而言，影响系统检验是最根本的。降水模式依赖于环流模式，影响检验的适应对象是全球环流模式。其检验的内容应涵盖地面锋面、高空槽、低涡、切变线、（低空）急流、副高（588线、脊线、西脊点、强度），甚至阻塞高压等影响系统；检验的频度包括经常性检验和分不同季节、不同区域、不同系统检验。若经过检验发现预报误差较大，给订正带来定义上的困难，预报员应清醒地认识到，检验毕竟是检验历史，未来的误差可能会发生一定的转折，即得考虑未来几天是否还是这种预报误差倾向，这其中存在的问题便是“预报误差倾向的转折性”。要解决这一问题，唯一的方法是依靠对预报模式的长期分析、检验、积累和总结。因此，对于数值预报产品，预报员不可不信，但不能全信。

　　预报员的经验积累至关重要

　　在现有大气科学理论、天气预报技术、科技支撑基础上，提高天气预报准确率的关键是提升预报员的作用。预报员的知识、理论、实践类似于医生，更像是中医，经验积累至关重要。

　　“一个有经验的预报员和一个没有经验的预报员做出的预报，其准确率可以相差很大，主观经验是很有价值的，应该提倡在实践中积累经验。但是经验没有历史，这东西父亲不能传给儿子，丈夫不能传给妻子，人在经验在，人亡经验消。”著名理论气象学家洛伦兹曾这样说。

　　按洛伦兹的观点，经验是“只可意会、不可言传”的东西，但现实生活中有这样的经验的人并不多。通俗地讲，不管是猎人用散沙枪打奔跑中的猎物、用弹弓打鸟，还是现代的体育项目“射击飞碟”，其归根结底是速度合成理论外加熟练程度。

　　宏观上看，对于概念模型的熟练掌握、灵活运用是经验积累；预报员对天气过程总结的是经验积累，对地形的考虑也是长期经验的积累所得。微观上看，对于地方台站的指标法，如利用北京与呼和浩特或北京与二连浩特的气压差来预报北京的大风；用850-500百帕的温度差预报北京冰雹；南宁气象台用北海与桂林的气压差预报北部湾大风等等，都是经验积累。

　　预报员对数值预报产品性能或能力的掌握同样也属于经验。如EC850百帕风场预报资料在北纬30度、东经105度格点处的风向风速的变化反映冷空气是否进入四川盆地；EC850百帕风场与降水落区、量级的关系，西南气流、偏东急流与降水大小的关系等等，均为经验积累。

　　所以，一个优秀的预报员要在业务预报实践中不断总结、积累经验，在总结的基础上结合天气学、大气动力学知识深入思考，只有在实践中勤于总结、善于总结，再加上灵活运用天气学、大气动力学知识，才有可能提高天气预报准确率。“你也许没有30年的经验，但你应有一年30次的经历”（J.Carr1850年）这句话不是没有道理的。（来源于2008年11月27日《中国气象报》  作者：郭起豪 阳揣环）