李泽椿:以预报员的情怀和科学家的智慧编织未来
院士简介:李泽椿,天气动力和数值预报专家,博士生导师。1965年北京大学研究生毕业。曾任国家气象中心主任、高级工程师。1995年当选为中国工程院院士。
关键词:数值预报,防灾减灾,及时、贴身、互动、无缝隙服务,公众满意度
作为一名有着数十年预报经验的老预报员,没有谁能和他一样,对未来的天气预报抱有无限美好的期待;而身为一名学术等身的老科技工作者,李泽椿选择超然于丰富的想象力之外,与天马行空的浪漫主义相比,他更愿意立足于坚实的“现实”与“严谨”的土壤上,进行有实际依据的展望。于是,他将“未来”的时间范围界定在未来10至20年。
实现更加精确、及时的天气预报和更加人性化、让公众更为满意的气象服务,不仅是李泽椿所笃信不移的,更是全体气象工作者矢志追求的。
关键观点:数值预报与天气学预报方法结合的预报体系将仍领风骚,公众满意度指数更能折射预报准确度
放眼未来10到20年,李泽椿认为,天气预报的制作仍将基于数值预报与天气学预报方法结合的预报体系。何为数值预报?简单地说,用计算机数值计算的方式,分析大气动力学、热力学等规律进行预报天气的方法叫数值天气预报,这是现代天气预报的核心。我们知道,大气运动变化,在物理上要符合流体力学和热力学的一些定律,可以用数学的语言写成“数学方程”。预报员将初始数据输入“数学方程”,利用高性能计算机运算出未来天气。
虽然目前任何一套模型都不能百分百真实地模拟大气演变,但随着气象卫星、气象雷达等先进探测仪器和计算机应用时间的增长,以及人类对于天气现象的发生、演变及其内在机理和规律的掌握,数值预报将渐入佳境,其结果将愈加精确。一是对风、雨以及灾害性天气的预报准确度更高,另一方面预报的精细化程度将不断提高,“比如,现在大部分地区的天气预报能做到县一级,而到那时,可以进一步细化至乡镇一级。”
未来,天气预报的准确度要如何衡量?在用统计学方法描述天气预报准确率之外,李泽椿更倾向于以公众——被服务对象的感受作为指标。公众对气象部门的满意度将越来越高,对此,李泽椿乐见其成。
关键观点:资料融合技术将大显身手,天气预报可能升级至地球环境预测
正所谓“巧妇要为有米之炊”。能否计算出准确的数值预报,及时、准确的观测数据是其核心和前提,用专业术语来表述,便是“大气物理参数的初始场”,也即大气目前的状态,通常有温度、湿度、风场、气压场等物理量。李泽椿预测,10至20年后,随着风云卫星反演资料的增多和准确度的提高,我国长期以来处于空白状态的高原和海洋气象资料可能会被填补,这些资料将为数值预报提供更好的“初始场”。更加令人期待的是,气象资料融合技术的出现,可以将分布在全国的地面站观测要素,连同来自卫星、雷达、GPS、微波辐射仪的各种资料融合成一个整体,在提高预报的准确率和及时性上大显身手。
据李泽椿介绍,目前,气象部门已经通过探索大气和海洋、和陆面、生态、冰雪等圈层的耦合机制等,在技术上尝试对地球圈的预报。未来,如果进一步加强部门之间的合作,建立更加完善的地球环境探测站,将气象、水文、生态等观测信息集中起来,在传统气象要素预测的同时,进行水文、辐射、酸雨、污染、沙尘暴、核污染扩散生态要素等大气物理和化学要素观测,将有利于将天气预报内容拓展至地球环境的预测。
关键观点:计算软实力将不再是“软肋”,预报员作用仍无可替代
计算机是数值预报数学题的解题工具,如今,气象部门已经用上了21万亿次峰值速度的计算机,而百万亿次、千万亿次的高性能计算机也陆续投入使用,李泽椿坚信,未来10至20年内,计算机在性能上并不会成为发展天气预报的瓶颈,气象部门更多要考虑的是如何“用好”计算机,“计算方式、计算格式以及计算编程并行方式等软实力应当会更为成熟,满足使用计算机的要求。”
当科技水平发展到一定程度,预报员的作用会不会就此弱化?“不会”,李泽椿肯定地告诉记者,“预报员在任何时候都是必需的,只是所需人数多少也许会有变化。”大气本身的复杂性使人们对其变化的认识很难一步到位,即使是气象部门研究的数值预报模式,也并不能全部反映其规律,尤其是天气系统具有很强的地域性,而长期驻守在一线的预报员通过大量的实践,对影响当地天气系统的认识更加深刻和清晰,可以逐步深入和细致研究局地物理过程变化的规律,从而不断改进预报模式。
关键观点:登陆后台风的结构谜题将被破解,未来的防灾减灾更凸显趋利避害
1975年8月,在河南驻马店地区,由变性的台风和冷空气相遇形成的“758”大暴雨,给李泽椿的预报生涯留下深刻的印痕。那次过程的降雨量为河南年平均降雨量的两倍,洪水造成了极大的人员和财产损失。台风为什么在当地停滞不前?热带气旋在陆地上变性以后继而加强的机理在于?那次暴雨所引发的预报难题至今仍困扰着气象工作者。
而这一极端天气事件带来更为深层的科学问题在于,气象部门对于台风登陆后的结构还不甚了解。即便是现在,热带气旋登陆后的内部资料还相对贫乏。李泽椿希望,依靠卫星反演以及雷达遥感资料的反演,以及新探测技术的出现和发展,这一谜题在不久的将来能有所突破。
对台风路径与结构的掌握无疑是提高防灾减灾效益的一个重要方面。暴雨量级的预报会因此更加准确,相应的防范措施会更及时、细致和具有针对性。而李泽椿认为,不仅是台风,气象工作者对于其他灾害性天气形成与发展机理的认识,将逐步深化。同时,同样一个预报结果对不同行业的利弊影响不一,防灾减灾要做到真正意义上的趋利避害。随着气象部门对各行各业受气象影响的需求日益了解,针对交通、航空、农业、水利等行业的预报服务将更具针对性、个性化和精细化。
关键观点:即时、贴身、无缝隙的气象服务将不再是梦,互动服务离不开公众意识的提高
未来总是充满无限可能。能否有一种现代化、高科技的气象服务终端,使公众可以更加及时、便捷地获取天气信息尤其是灾害性天气的信息?李泽椿认为,在气象部门人性化服务理念的指引下,如此及时、贴身的气象服务在不远的将来,不再是梦。
其实,在这一方面,李泽椿有着亲身体验。他曾在美国的超市购买到一种即时气象信息的终端设备,通过该终端,可以查到全球的一万多个气象站的气象资料,以及各地的天气实况和预报为公司和家庭个人使用。让他为之一惊的是,这种设备竟然是在中国生产的。李泽椿认为,如果能够建立起强大的气象数据库作支撑,并形成气象信息数据传递的网络,中国制造出自己的类似这种终端设备的服务体系将为时不远矣。
“当然,我们的天气预报还存在着‘缝隙’,这对于即时天气信息的获取形成了一定的阻碍。”李泽椿进一步解释说,这一“缝隙”在此处是指0至6小时和10到30天的预报。对于灾害性天气,气象部门可以通过雷达和气象卫星做好短时和临近预报,提前半个小时到1个小时对于防灾减灾至关重要。但是如果要预报6小时以后的正常状态下的天气,就“有待于通过观测系统和预报系统的完善加以实现”。
李泽椿尤其强调这样一种观点,公众的需求会引领服务的发展,但是要做到真正意义上的“互动”服务,社会各界以及公众应了解气象,提高气象知识化程度,增强防灾减灾意识,加之各部门的联动与配合愈加协调,方能实现提高气象服务水平与公众满意度的“鱼与熊掌兼得”。

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