20年后天气预报什么样?

2030年的一个晚上，强尼的爸爸把“一体化天气技术系统（METNET）”连接到了家里的“智能家居系统”端口上，全面开启气象智能生活。

　　第二天清晨，METNET提前叫醒了强尼的爸爸，因为前一天夜里下雨造成了城市交通拥堵，METNET认为需要为主人预留更多的出行时间。强尼出门前，METNET为他提供了最新的穿衣指数等生活信息。气象预报显示，未来几周内将发生台风。强尼的妈妈是位气象学家，她要为将受到台风影响的社区提供预警和指导，确保人们的生命财产安全。

　　随后的某天，强尼一家要去外地参加表姐的婚礼。METNET显示，西南地区将有风暴，可能会引起大规模航班延误，于是他们决定开车前往。车载系统提示他们，高速公路上大雾弥漫，系统为他们选择了另外一条道路。婚礼现场，METNET搜索到效果最佳的拍照地点，在风暴到来之前，一张幸福的全家福顺利完成……

　　这就是未来的天气预报，它在去年上海世博会的气象馆中已经有所体现，人们可以通过未来的预报系统随时随地了解天气变化，而且这预报已经不再是简单的“明日有小雨”，而是“小雨会导致什么事件发生，应该怎么与雨水打时间差”；未来的气象服务也花样迭出，公众可以像逛超市一样选择所需的服务，也可以像吃比萨一样，按需订制；当然，还可以在紧急事件造成不利影响前就订制早期预警信息。

　　可以说，20年后的2030年，气象预报服务要素会与人们的生活实现无缝链接、完美结合，气象科技的独特功能和适用范围也将得到充分展现；以人为本、无微不至、无处不在的气象理念反映了人们对气象科技改善生活质量的憧憬和期待……

　　

　　天气预报至今仍是一道难题

　　

　　天气预报是根据大气科学的基本理论和技术对某一地区未来的天气变化做出分析和预测。我国目前的天气预报水平相当于发达国家的中等水平，在发展中国家中处于领先地位。在某些方面，如我们自行研发的数值T213预报已达到发达国家的先进水平。

　　天气预报有一种先进的方法是流体力学方法，亦称“数值天气预报”。它是把天气预报与数学、物理联系在一起，用数学物理模式对大气状况进行分析，利用高速计算机求解大气方程式而得到预报结论，这是目前全世界都在使用的一种天气预报方法，尤其对3～7天内的预报比较准确。人们只要知道某个时刻大气的初始状态，就可以通过数学方法求解，计算出某个时间大气的“状态”，也就是我们通常所说的天气形势及有关的气象要素，比如气压、温度、风、降水等，从而做出预报。

　　对于大尺度的大气运动，从理论上讲，预报时效应该能达到半个月左右，而目前只能达到7天，这说明预报的潜力还远没有被开发出来。因而世界气象组织开展的全球大气观测计划，主要目的之一就是提高天气预报水平，尤其是中期预报的水平。导致天气预报时效短的原因很复杂，但其中一个重要的原因是受观测网所限，使我们的观测存在“盲区”。

　　我们知道，大面积的天气数据的采集只能通过取样的方式，以定点气象观测站收集的数据代表一个区域的天气数据。而这些定点气象观测站的分布很不均匀，在人迹罕至的地方如沙漠、海洋基本上没有观测站，这导致我们所得到的数据缺乏足够的代表性。天气预报是在对目前天气状况已知的条件下对未来的天气做出预测，我们当前所采集的这些数据正反映出目前的天气气候状况，但由于这些数据的缺失，就直接影响了天气预报的准确率。另外，数值天气预报法是未来天气预报的发展方向，也是提高天气预报准确率的一个重要方法，可是数值预报发展至今才50多年，还很年轻，人们对于很多天气现象的发生、演变的内在机理和规律，以及对大气外界因子的认识还未完全掌握。

　　2008年，在中国气象局召开的低温雨雪冰冻灾害研讨会上，气象专家对如何建立10〜30天延伸预报业务、实现天气预报“无缝隙”的问题进行了探讨。中国气象局局长、气象专家郑国光认为：就目前的天气预报水平和能力来看，超过一个星期以后的天气预报难度极大。在灾害发生之初，气象部门没有预料到那场罕见的灾害性天气持续时间超过20天，也没有对这场灾害给交通运输、电力、农业生产等造成的重大影响做出预评估。中国科学院院士、大气物理学家周秀骥表示，根据大气混沌理论，数值天气预报最长时效为15天左右，我们目前还没有突破这一时效。怎么解决10天以后的预报，确实是非常难的问题，需要大力攻关。

　　

　　地球环境预测粉墨登场

　　

　　未来的气象预测可以称其为地球环境预测，它有别于传统的气象预测。未来的气象预测不仅要观天，还要测地、探索太空。预测内容包括地面、海洋、空间环境；除了对温度、降水、风等进行常规监测外，还将预测地面环境对天气气候的影响，自然活动对地球大气圈的影响，进行大气圈各种物理、化学现象的监测与分析，全球及区域性气候变化的监测与预测，全球及区域性天气的监测预报警报，分析不同下垫面局地和区域特征对大气的影响，实施综合环境条件及其演变趋势的分析与预测，了解大气综合环境对相关圈层的影响，分析预测大气综合环境对社会经济活动及生态环境的影响等。并由现在的短期预报拓展到跨季度、跨年的气候预测。这种预测已成为世界气象事业发展的大趋势。

　　我国气象部门拥有庞大的地基、空基地球环境观测系统。在空间上，正在向地面、海洋及空间环境拓展，气象部门可以和多部门合作开展预测预报，比如与环保部门合作开展城市空气质量预报，与海洋部门携手监测厄尔尼诺和拉尼娜以及赤潮等现象。在时间上，不仅要从3天的短期天气预报拓展到跨季度、跨年度的长期气候预测，还要有即时系统预报。现在人们收听收看的天气预报主要是24小时至一周内的，20年后人们可以为自己半个月后的活动询问天气情况。即时系统预报使得人们可以知道几小时后的天气如何变化，如上午几点要下雨、下午几点要刮风等，以便根据这些天气变化情况准确安排自己的行程，例如到机场接客人和出游等。

　　目前，各国对气象部门的作用和地位正在进行重新定位，传统的公益性气象服务已走向多样化，一些发达国家气象部门正在研究制订新型气象业务技术体制，美国已经提出了“无缝隙”预报服务战略。我国气象部门同样具备拓展这种“无缝隙”新业务的基础。地基、空基地球环境观测系统除了能够进行传统的气象观测外，还可以进行辐射、酸雨、污染、沙尘暴、核污染扩散等大气物理和化学要素观测，进行森林、植被、海洋、水面、陆面、冰雪等生态环境信息的采集。在信息分析、加工、处理和预测技术方面，除了传统气象要素预测外，气象部门已有能力逐步制作其他与地球环境有关的物理、化学、生态等方面的预测。这些都为未来时效长、无缝隙、更精准的天气预报打下了深厚的基础。

　　

　　一体化天气技术服务走进家庭

　　

　　随着现代科学技术的发展，气象学科划分越来越精细，产生了一系列边缘学科，先后出现了卫星气象学、农业气象学、畜牧气象学、林业气象学、航空气象学、生物气象学等相应交叉学科，又从天气预报派生出了各种专业气象预报。20年后，气象部门对地球环境预测方法和大气圈发展规律的认识，将会从一般的定性统计分析发展到对其中诸多物理过程进行深入细致的定量分析。2030年，人们将不仅能预测反常天气，而且能将反常天气带来的灾害变成可利用的资源，如利用台风的强大风力进行发电等。

　　那么，20年后，人们将会享受到怎样的气象服务呢？简单地说，一个小小的数字终端就能让你的生活尽量避免恶劣天气的影响，尽享气象服务带来的便利和快捷。

未来气象将分技术和服务两个部分。到了2030年，通信技术的发展将使人们能够制作、共享和利用前所未有的大量信息，并能使任何指定地点或人物之间进行信息互动。气象科技的重要发展也将由这些技术所推动。

　　那时候，每个人身上都可以装载一个极其微小的传感器，这些传感器就像成千上万个迷你移动气象站，气象部门可以随时接收到由它们传回的资料。此外，这些造价低廉的传感器还会被安装在城市建筑物、公交车、飞机等处。2030年，一个更为复杂、更为综合的全球观测系统将覆盖从太阳表面一直延伸到海底的所有环境。随着信息技术的突飞猛进，这些传感器可以相互交换信息，气象工作者将可以随时得到指定地点的准确同步观测信息。

　　20年后，计算机技术的发展令人惊叹。巨型超级计算机将处理这些观测数据，并通过先进的资料同化技术将它们拼接成准确、详细的大气图像，数值天气预报则将把这些处理后的数据作为初始场使用。当然，观测数据的内在误差和大气的混沌特性决定了任何预报仍有不确定性。

　　2030年，集合预报系统将是最主要的预报工具，它将包括多个分辨率可达米量级的数值预报模式，可以生成所有时间尺度的预报产品。输出结果将不仅仅提供短期和长期的最大“可能”的预报，而且可以定量地提供预报的不确定信息。

　　此外，可视化技术的发展使得预报工作站能将全息可视图像与互动性对话界面相结合，气象工作者将能够把投射的影像进行随意翻转，通过“触摸”天气系统来分析天气事件的详尽资料。

　　到了2030年，气象工作者不仅要做天气预报，更为重要的是，要预报天气所带来的影响。于是需要新的方法来加工、制作和发布可靠的天气预报信息及其影响。为了达到这一目的，气象预报将由不同的专业部门来共同完成，所以2030年的气象机构将会由一系列的专业部门所构成，其方式就如同现在医院不同类别的门诊，每个部门负责诊断和分析大气的不同构成。最终的天气预报资料将会传送给对各个领域影响进行分析和预报的部门，并由他们做出天气影响预报。

　　有了先进的预报，服务又是如何跟进的呢？2030年，气象部门作为服务提供者将存储和分发前所未有的大量实时和预报数据以及历史记录的统计信息，而终端用户将通过提出需求而获得服务。气象部门将为用户提供操作简单、易于理解的界面。使用此界面，用户就可以定制所需的预报产品。而产品不仅包括了时间、地点，而且根据预报时效的长短，将有关预报的不确定信息包含其中。总的来说，就是按需提供预报。

　　另外，气象部门将针对各行各业做出不同的服务产品，各行业可以像进入超市一样，选择自己需要的产品。

　　专家认为，全集成是未来气象台的一个重要功能。对日常生活来说，这意味着智能的家庭和办公室将自动连接到气象台，按照天气变化来管理空调系统等，并向家庭或办公场所提供一系列的相关对策。

　　回到文章开头提到的METNET，它是气象学家们设想的为城市人提供全方位、个性化气象服务的系统。虽然在今天的我们看来，这一切还只是梦想，但基于目前的技术发展水平，这种随时随处可得的“贴身管家”式服务很有可能在20年后梦想成真。

　　【责任编辑】 赵 菲