天气预报准确度.ppt

实事求是实事求是的科学（客观）态度看的科学（客观）态度看天气预报的准确度问题天气预报的准确度问题曾庆存曾庆存（中国科学院大气物理研究所）（中国科学院大气物理研究所）2014年全国数值预报技术交流会年全国数值预报技术交流会2014年年10月月30日，长沙日，长沙一、天气演变的自然不确定度和人们一、天气演变的自然不确定度和人们认知的时代局限性认知的时代局限性二、天气现象（或气象要素）与天气二、天气现象（或气象要素）与天气系统预报的区别系统预报的区别三、数值天气预报的不确定度和不断三、数值天气预报的不确定度和不断（逐步）提高其准确度问题（逐步）提高其准确度问题一、天气演变的自然不确定度一、天气演变的自然不确定度 和和人们认知的时代局限人们认知的时代局限性性 “天气预报不准天气预报不准”，真相如何？，真相如何？日月蚀日月蚀报得很准（确定性问题）报得很准（确定性问题）太阳风太阳风和磁暴报得怎样？（带有和磁暴报得怎样？（带有偶偶然然 性性和时限）和时限）小行星小行星轨道的计算（受观测误差限制，轨道的计算（受观测误差限制，具有时限性）具有时限性）3锅炉锅炉中的流体运动，湍流的湍涡元无人计算中的流体运动，湍流的湍涡元无人计算，湍流湍流元（单体）具偶然性，不可预测。元（单体）具偶然性，不可预测。某些某些统计特性（如平均温度，平均统计特性（如平均温度，平均流量流量等量的等量的宏观具确定性宏观具确定性）可以计量，但精度受可以计量，但精度受测量技术和对统计规律认识的限制。测量技术和对统计规律认识的限制。微观世界微观世界量子力学量子力学 粒子粒子运动具有运动具有测不准原理测不准原理。大量粒子的宏观统计特性可算准，如光谱。大量粒子的宏观统计特性可算准，如光谱。4 自然界的一切自然界的一切，都具有其，都具有其自身的不确定度；具有可预测的一自身的不确定度；具有可预测的一面（部分），也面（部分），也具有不可预测的一具有不可预测的一面（部分）面（部分），气象（天气和气候）气象（天气和气候）更是如此更是如此。且认知和预测精度也受认且认知和预测精度也受认知的科技水平的时代限制知的科技水平的时代限制，一定，一定要要实事求是，区别看待。实事求是，区别看待。5要实事求是地告诉政府和人民要实事求是地告诉政府和人民大众；大众；切不可包揽一切，作茧自缚；切不可包揽一切，作茧自缚；我们必须努力做到报出那些本我们必须努力做到报出那些本该预报准的，努力缩小那些因该预报准的，努力缩小那些因认知不足而误报的。认知不足而误报的。6二、天气现象（或气象要素）二、天气现象（或气象要素）与天气系统预报的与天气系统预报的区别区别 天气预报是通俗来说的一个笼统的概念（名天气预报是通俗来说的一个笼统的概念（名词），科学地说应细分。词），科学地说应细分。天气系统天气系统（Weather system,synoptic system）指天气现象分布有明确结构指天气现象分布有明确结构的格局（的格局（可可见或可分辨的），例如作为一个系统来说的见或可分辨的），例如作为一个系统来说的气旋、冷高压、副高、台风等。气旋、冷高压、副高、台风等。它们是确定性的，从而可以用现代它们是确定性的，从而可以用现代“科学推科学推理方法理方法”作预告（例如求解动力学方程即数作预告（例如求解动力学方程即数值天气预告方法），尽管有一定的不确定性。值天气预告方法），尽管有一定的不确定性。7天气现象天气现象（或气候要素，（或气候要素，meteorological elements，即描，即描述天气现象的那些要素；如风、云、雨、晴、阴等）述天气现象的那些要素；如风、云、雨、晴、阴等）有有许多往往具有局地性和偶然性，变化多端，不易捕捉，许多往往具有局地性和偶然性，变化多端，不易捕捉，预报员的经验对其预报是很重要的。预报员的经验对其预报是很重要的。外国外国的天气预报是否比中国的准？不是！的天气预报是否比中国的准？不是！其实其实，中国气象局、站从中央到各省、市、县，有广大，中国气象局、站从中央到各省、市、县，有广大的预报员专门对各自地方的气象进行测报，预报面也广，的预报员专门对各自地方的气象进行测报，预报面也广，责任心强，比外国的强，他们的工作是很值得尊敬的。责任心强，比外国的强，他们的工作是很值得尊敬的。外国虽有多卫星、好雷达、外国虽有多卫星、好雷达、“好模式好模式”（？），但都有（？），但都有缺失，监管地广人稀，外国人民同样批评为报不准。缺失，监管地广人稀，外国人民同样批评为报不准。8三、数值天气预报的不确定度三、数值天气预报的不确定度和不断（逐步）提高其准确度问题和不断（逐步）提高其准确度问题 数值天气预报数值天气预报误差误差之之来来源源初始场误差初始场误差（由观测网站密度、观测精度、（由观测网站密度、观测精度、能观测的气象要素能观测的气象要素决定）决定）与模式的要求不完全匹配与模式的要求不完全匹配9模式的误差模式的误差（对过程规律的认识不足，对宏（对过程规律的认识不足，对宏观和随机过程相互作用不太清楚；其中物性观和随机过程相互作用不太清楚；其中物性参数不准确；观测资料未能提供所需的足够参数不准确；观测资料未能提供所需的足够参数）参数）计算误差的限制计算误差的限制天气演变自身的天气演变自身的混沌特性混沌特性及其与上述误差的及其与上述误差的相互作用相互作用预报预报的（平均）离差和（统计的）可预报的（平均）离差和（统计的）可预报时限。时限。10模式的分辨率（格距和步长）和可预报的分模式的分辨率（格距和步长）和可预报的分辨率是不同的辨率是不同的阵风报不出！阵风报不出！（其周期为（其周期为14min，而，而t秒级）秒级）澎湖空难澎湖空难11ECMWF为什么在世界最好？为什么在世界最好？1980年以来一直稳定支持，不懈努力年以来一直稳定支持，不懈努力设备好，管理好，制度好设备好，管理好，制度好模式，集合预报，资料同化（中国气象模式，集合预报，资料同化（中国气象卫星有专用通道传给卫星有专用通道传给ECMWF！）都好！）都好 三者都有中国的功劳。三者都有中国的功劳。12我国的水平我国的水平总参气象总参气象局局水文空间天气总站的水文空间天气总站的中期数中期数值预报值预报已与美已与美、日相当，日相当，逼近逼近ECMWF中央台和广东省台、中央台和广东省台、台风路径短期台风路径短期数值预报（台风中心、登陆时间）是西数值预报（台风中心、登陆时间）是西太区预报最好。太区预报最好。1320132013年年0404月月1212日日2020时时500hPa500hPa高度场高度场（初始场）（初始场）20132013年年0404月月1212日日2020时时500hPa500hPa高度高度（第七天预报场）（第七天预报场）20132013年年0404月月1919日日2020时时500hPa500hPa高度场高度场（第七天实况）（第七天实况）中期数值天气预报中期数值天气预报（总参气象水文空间天气（总参气象水文空间天气总站）总站）实况变化与预报变化之实况变化与预报变化之相关系数相关系数C0.67（多年平均（多年平均C0.6，可用），可用）与世界最高水平（欧洲中心）与世界最高水平（欧洲中心）相当。相当。南伸南伸发展发展北缩北缩成涡成涡原地原地加强加强距平相关系数 国外数据引自美国国家环境预报中心 http:/www.emc.ncep.noaa.gov/gmb/STATS_vsdb/l北半球500hPa位势高度年平均距平相关系数与国外主要系统的对比152012年韦森特（年韦森特（1208）台风路径（左）和）台风路径（左）和强度（右强度（右）的的24小时预报（粗黑线为实况，小时预报（粗黑线为实况，其余是集合预报中的一些个例）其余是集合预报中的一些个例）韦森特（韦森特（1208）台风登陆时的）台风登陆时的地面天气形势预报图地面天气形势预报图。箭头。箭头为为风速矢量，风速大小用线之长风速矢量，风速大小用线之长短表示短表示。彩色。彩色为观测到的雷达为观测到的雷达回波强度，它越强就降雨越强。回波强度，它越强就降雨越强。16广东提前广东提前4 4天预报出天预报出“威马逊威马逊”形成，形成，提前提前3 3天预报出登陆地点和时间，登陆天预报出登陆地点和时间，登陆时间仅差半小时，提前时间仅差半小时，提前1-21-2天预报路径天预报路径为各家中最好。为各家中最好。在预报服务中发挥了重大决策参考作用在预报服务中发挥了重大决策参考作用广东省气象局不同预报时次对台风广东省气象局不同预报时次对台风“威马逊威马逊”的的2424、4848、7272小时路径预报图小时路径预报图17实事求是实事求是踏实钻研踏实钻研通力合作通力合作稳步向前稳步向前18