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气候预测如何捕捉极端天气

2017-04-13 08:34 来源:光明日报 王永光

 

  近期,全球多地发生极端天气气候事件,比如,索马里干旱引发饥荒霍乱;秘鲁洪水肆虐致75人死、260人伤;澳大利亚强降雨引发洪水;美国创下多个高温纪录……根据国家气候中心的预测,今年汛期(5月至9月),我国气候状况总体偏差,极端天气气候事件多发,降水总体北少南多,干旱将比去年重,登陆台风较常年强度也会偏强。

  随着全球气候变暖,影响气候趋势的因素复杂多样,使得气候预测在应对极端天气中的地位更加重要。各国科学家是如何进行气候预测的?我国气候预测有何特点?汛期气候预测准确率如何?对此,国家气候中心首席专家王永光进行了详细解读。

  1.三种预测方式各有所长

  我国进行气候预测主要有三种方式。

  首先是利用统计方法,即通过厄尔尼诺/拉尼娜、海冰、欧亚积雪和青藏高原积雪等前兆信号,分析它们对东亚夏季风强度的影响,从而预测汛期降水和气温。通常来说,发生厄尔尼诺会使夏季风偏弱,我国夏季多雨带容易偏南;海冰偏少则有利于南方多雨北方少雨;高原积雪偏多,利于南方多雨;冬季风偏弱通常对应夏季风偏弱,即冬季偏暖,夏季北方更易出现少雨的情况。

  还有动力模式预测。当前国内外都在发展动力气候模式,这是气候预测的核心技术,也是未来气候预测的主要技术路线。我国自主研发了第二代气候系统模式CSM2.0,能够预测全球大气环流形势,并对降水、气温等要素进行预测。

  另外就是动力统计相结合的方法,基于动力模式结果,进行解释应用。具体操作上,预报员通过提取动力模式大尺度环流的有用信息,结合统计方法建立大尺度环流与区域(局地)降水之间的联系,通过这种降尺度解释应用来预测降水。

  2.各国气候预测条件有差异

  各国气候预测条件有差异。首先要了解,不同地区气候可预报性不同。有些地区直接受厄尔尼诺/拉尼娜影响,例如南美西海岸的秘鲁,海温升高,这个沿岸国家的对流明显增强,极易发生洪水,与此同时,东南亚一带干旱特征明显;有些地区则通过海气相互作用,受间接影响,如我国,厄尔尼诺/拉尼娜发生的快慢和强度不同,间接影响差异就很大,预报的不确定性明显增大;还有些地区则不受影响。

  我国西南有全球最高的高原,东边有最大的海洋,季风气候显著。但它又不同于印度这样受热带季风影响的国家。印度夏季降水主要是由于西南气流爬升所致,而我国东部季风区以平原为主,暖湿气流要配合北方的冷空气才能形成降水。而所有的气候模式对中高纬度冷空气的预测都是一大难点。

  综合因素所致,我国气候可预报性相对更低,汛期气候预测难度更大。

  3.我国汛期降水预测准确率约为70%

  总体来看,无论是国内还是国外,气候预测技术不如天气预报,模式精度也有差别,国外大多处于试验性预测阶段。而我国自1978年就开始做汛期气候预报,提前两三个月对夏季(通常是6月至8月)多雨带的位置和强度进行预测,为政府提供决策服务。

  我国气候预测是通过2000多个气象观测站的实况评判气候预测准确率。过去30年的平均数据显示,汛期降水预测准确率为65%,近10年来有了明显提升,准确率约为70%。

  汛期气候预测有很多难点,存在不确定性。以今年汛期气候预测为例,前兆信号比较弱,给汛期气候预测带来了很大的困难和不确定性。具体技术难点主要是对于海洋即厄尔尼诺/拉尼娜的预测。普遍来看,国内外动力气候模式预测未来出现厄尔尼诺事件的概率大,甚至有些乐观地认为春夏就有可能发生;但一些统计预报方法则显示出了不一致,认为赤道中东太平洋海温继续偏冷。厄尔尼诺/拉尼娜是影响我国汛期气候的重要因子,去年正是在超强厄尔尼诺的影响下,我国南方出现了严重汛情;另外,尚不好判断春季积雪这一信号的趋势。欧亚大陆、青藏高原的积雪也是影响我国汛期气候的重要因子,需要对这些信号进行滚动监测,进而进行汛期滚动预测。

  需要说明的是,不同信号的指示可能有矛盾,甚至同一信号,由于分析的角度不同,对未来气候的影响都会出现分歧。比如,全球气候变暖导致厄尔尼诺现象的间隔时间缩短,史上最强的厄尔尼诺结束还不到一年,新一轮的海温已在增暖进行中,澳大利亚气象局3月15日在其网站上分析说,8个气候模型中的6个显示,7月份可能会达到厄尔尼诺的临界值。而美国气候预测中心分析称,今年10月至12月,有53%的可能会发生厄尔尼诺。

  这种情况下,我国预报员需要对各种信号进行综合研判,加强综合集成分析,向定量客观的气候预测方向发展。当前,我国气象部门、水文部门已经形成了长效的汛期气候会商机制,双方还将组织多次联合会商,密切监视气候系统的变化,及时向政府决策部门提供滚动订正气候预测意见。

  (作者:王永光,系国家气候中心首席专家)

  相关链接

  厄尔尼诺是赤道中东太平洋海域水温异常升高引起的一种异常气候现象,它往往会引起太平洋周边多个地区气候异常,其中南美西海岸地区暴雨频繁,出现洪涝灾害,东南亚地区则高温少雨,严重干旱。自1951年以来,全球共发生14次厄尔尼诺事件,其中3次达到超强级别。

  拉尼娜是赤道中东太平洋海域水温异常偏冷引起的一种异常气候现象,是热带海洋和大气共同作用的产物,同时也伴随着全球性气候混乱。拉尼娜现象与厄尔尼诺现象正好相反,总是出现在厄尔尼诺现象之后。

(责任编辑:王蔚)

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