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相較于更長時段的天氣預(yù)報，短時臨近預(yù)報因其對即時天氣變化的敏銳捕捉而備受矚目。但即便如此，短時臨近預(yù)報依然是全球氣象學(xué)界亟待突破的難題之一。

申博体育app官方网站氣象部門的短時臨近預(yù)報是什么？與常規(guī)的天氣預(yù)報有何關(guān)系？它在預(yù)報服務(wù)中能解決什么問題、發(fā)揮何種作用？近日，國家氣象中心強天氣預(yù)報中心技術(shù)總師鄭永光專門進行解讀。

2017年以來，國家氣象中心陸續(xù)實施了多個重點研發(fā)專項，積極發(fā)展強對流天氣的監(jiān)測、短時和臨近預(yù)報技術(shù)，并引入了人工智能等先進技術(shù)手段；研發(fā)基于綜合觀測的突發(fā)性強對流天氣識別技術(shù)，對冰雹、雷暴、大風(fēng)、龍卷風(fēng)等的監(jiān)測識別能力得到大幅提升；積極開展SWAN3.0系統(tǒng)等建設(shè)，通過不斷集成研發(fā)最新的預(yù)報技術(shù)，實現(xiàn)科研成果到業(yè)務(wù)應(yīng)用的快速轉(zhuǎn)化。

鄭永光解釋道：“短時臨近預(yù)報所‘診斷’的是中小尺度天氣系統(tǒng)，因其‘個頭小’、生命史短且變化多端，給預(yù)報工作帶來了不小挑戰(zhàn)?！庇绕涫菍α餍蕴鞖庀到y(tǒng)，因為形成機理復(fù)雜，其發(fā)生時常常出現(xiàn)“十里不同天”的狀況。另外，強對流等天氣過程在時間上的突發(fā)性也為準確預(yù)報帶來了挑戰(zhàn)，易致預(yù)報研判產(chǎn)生偏差。

短時臨近預(yù)報包括了我國天氣預(yù)報業(yè)務(wù)中的兩個部分，即短時預(yù)報和臨近預(yù)報。一般來說，未來0至2小時的天氣預(yù)報稱為臨近預(yù)報，2至12小時的預(yù)報稱為短時預(yù)報。二者與其他天氣預(yù)報有何區(qū)別呢？

短時預(yù)報與臨近預(yù)報主要針對強對流天氣開展，與更長時段的天氣預(yù)報相比，其預(yù)報準確性更高。短時臨近預(yù)報通常是基于觀測實況，如雷達、衛(wèi)星、自動氣象站等多源觀測資料，再結(jié)合數(shù)值預(yù)報和人工智能等技術(shù)方法，制作的區(qū)域更精細、更高分辨率的天氣預(yù)報。

過去，臨近預(yù)報技術(shù)以外推預(yù)報方法為主，簡單地說，就是通過對對流系統(tǒng)歷史移動路徑的計算，預(yù)報接下來哪些區(qū)域可能受到該對流系統(tǒng)及其產(chǎn)生天氣的影響。目前隨著機器學(xué)習(xí)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，基于傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法的預(yù)報方法已廣泛應(yīng)用到臨近預(yù)報技術(shù)當(dāng)中。

此外，中國氣象局于今年6月發(fā)布人工智能臨近預(yù)報系統(tǒng)“風(fēng)雷”，該模型將數(shù)據(jù)驅(qū)動與物理驅(qū)動兩大科學(xué)范式緊密結(jié)合，顯著提高了公里尺度下0至3小時雷達回波的預(yù)報能力，實現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)與物理規(guī)律的無縫隙融合。該模型產(chǎn)品已經(jīng)集成到了SWAN3.0。

短時和臨近預(yù)報是如何做的呢？鄭永光介紹說，臨近預(yù)報是從“0”時刻開始的，即對當(dāng)下實況天氣進行監(jiān)測。不同于借助雷達、衛(wèi)星、自動氣象站等觀測設(shè)備收集實時觀測數(shù)據(jù)，監(jiān)測是指預(yù)報員或算法軟件依托觀測資料，從現(xiàn)有的觀測數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵信息的手段。可以說，監(jiān)測是臨近預(yù)報的起點，也是最重要的基礎(chǔ)。因此，預(yù)報員需要了解并抓取有用的觀測信息，再通過臨近預(yù)報技術(shù)手段等對強對流天氣進行預(yù)報。

當(dāng)下，雷達、衛(wèi)星、自動氣象站等觀測手段，能夠助力預(yù)報員有效獲取各類天氣關(guān)鍵信息，但對于小尺度、突發(fā)性強的天氣過程，對其產(chǎn)生影響的地形、邊界層條件、水汽輸送等因素仍難以精確捕捉和模擬，這也使得預(yù)報所需信息掌握并不完備。正因如此，當(dāng)前短時臨近預(yù)報面臨著三大挑戰(zhàn)：監(jiān)測難、研判難、預(yù)報難。短時臨近預(yù)報準確性的提升是一個持續(xù)的挑戰(zhàn)，還需加強科技創(chuàng)新、多方協(xié)同，以更好地應(yīng)對強對流天氣演變帶來的影響。

針對臨近預(yù)報和短時預(yù)報，中國氣象局已研發(fā)完成短時臨近預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)(SWAN3.0)。該系統(tǒng)集成了雙偏振雷達、X波段雷達、衛(wèi)星、自動氣象站等多源精細觀測資料，研發(fā)了智能識別和應(yīng)用深度學(xué)習(xí)的短時臨近預(yù)報等算法，并在國、省、市、縣四級氣象部門實現(xiàn)共享和落地應(yīng)用，成為氣象部門尤其是基層氣象臺站防范應(yīng)對強對流天氣的一個必備工具。

而短時預(yù)報則是以快速更新的高分辨率數(shù)值(集合)預(yù)報為基礎(chǔ)，與天氣監(jiān)測產(chǎn)品相結(jié)合開展的預(yù)報?，F(xiàn)如今，通過觀測資料和高分辨率數(shù)值模式相結(jié)合，也就是“同化”，再由數(shù)值模式積分計算所得到的預(yù)報結(jié)果準確率已經(jīng)有了顯著提升。但是，由于短時預(yù)報對象的尺度小、發(fā)展迅速等特點，數(shù)值預(yù)報會存在空報漏報情況。因此，預(yù)報員仍需在高分辨率數(shù)值(集合)預(yù)報基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)有天氣監(jiān)測情況進行分析和調(diào)整，完成短時預(yù)報。

鄭永光介紹，我國位于東亞季風(fēng)區(qū)，冷暖、干濕空氣交匯頻繁，暖季對流系統(tǒng)活躍，經(jīng)常產(chǎn)生短時強降水、冰雹、雷暴大風(fēng)、龍卷風(fēng)等強對流天氣。而這些天氣往往突發(fā)性強、尺度小、演變快，同時致災(zāi)性強，容易造成重大人員傷亡。因此，氣象部門對強對流天氣的監(jiān)測和預(yù)報、風(fēng)險防范顯得尤為重要。

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