廖嬋?邱元?陳國平

[摘 要]在世界飛速發(fā)展的今天，天氣預報和我們的生活息息相關。天氣預報看似很簡單，其實是一個由物理數學理論和超級計算相結合的復雜而嚴格的巨型系統(tǒng)工程。提高天氣預報精細化水平是擺到我們面前的一項長期而重大的任務。本文以天氣預報的制作過程為基礎，淺談了提高天氣預報精細化水平的一些策略。

[關鍵詞]天氣預報；制作過程；精細化水平提高

在世界飛速發(fā)展的今天，人們越來越重視氣象與我們生活之間的關系，可以說，天氣預報給我們的出行帶來了諸多的便利，天氣預報和我們的生活是息息相關。天氣預報是氣象預報的一個內容。氣象預報預測業(yè)務是現(xiàn)代氣象業(yè)務的核心，提高天氣預報預測準確率和精細化水平是氣象預報預測業(yè)務的核心。

提高天氣預報的精細化水平，首先需要了解天氣預報是如何制作出來的。

天氣預報看似很簡單，只有寥寥幾句話，但實際上，要做出精準的天氣預報，工程量非常的大。天氣預報是一個由物理數學理論和超級計算相結合的復雜而嚴格的巨型系統(tǒng)工程，它是以大氣科學理論為依托， 以各種氣象探測手段為基礎， 以數值天氣預報為核心， 依靠預報人員的綜合判斷分析最終形成的。

要做出精準的天氣預報，第一步是收集氣象資料。氣象臺的氣象資料信息主要來中國氣象局衛(wèi)星傳送的資料和自己觀測的資料。資料信息主要包括天氣實況信息，如當天的溫度是多少，風是多大，什么地方有云有雨。還有衛(wèi)星云圖信息，通過對資料進行接收后，再用軟件就可以直觀地看到國內和世界各地風云的變化情況。再有就是數值預報信息，這些數據信息就是將大氣如何運動、風云如何變化等各種信息用方程式解出來，預測未來天氣的走向和趨勢。至于氣象臺自己觀測到的信息，包括人工觀測站、自動觀測站觀測出來的信息等。人工觀測站內有很多種探測設備，百葉箱是最常見的一種，大家最關心的氣溫就是從百葉箱中測量出來的。

第二步，分析資料。收集到的這些資料，就是天氣預測員制作天氣預報的“原材料”。計算機把收集到的“原材料”填在一張圖上，這張圖叫做天氣圖。天氣預測員運用氣象學理論和在預報實踐中總結出來的經驗分析天氣圖，再結合當地的天氣、氣候特征對天氣形勢進行分析。面對同樣的氣候資料，不同的預測員會有不同的預報觀點。為了得出最后統(tǒng)一的結論，首席預測員要組織各班次預報員進行多次會商，大家發(fā)表各自的預報意見并陳述理由，然后由首席預報員綜合信息，排版定居，形成預報結論。

第三步，發(fā)布天氣預報。得出結論，氣象部門的影視制作中心把預報結論改成通俗易懂的語言，由氣象節(jié)目主持人用各種天氣符合及生動的天氣情況畫面展現(xiàn)給觀眾。影視中心的其他人員錄制下節(jié)目后，把節(jié)目傳到各級廣播電視局，由廣播電視局播出，這就是我們從電視上看到的天氣預報節(jié)目，社會各界通過天氣預報節(jié)目就可以了解天氣情況了。

天氣預報按其預測時間的長短，可分為短時天氣預報（0-12小時）、短期天氣預報（12-72小時）、中期天氣預報（72-240小時）和長期天氣預報（10天以上）四種。

天氣預報不確定是全世界共有的問題。從科學技術絕對水平上來說，因為氣象觀測員考慮的因素有限，天氣預報不會絕對準確，誤差肯定存在。出現(xiàn)誤差的原因主要有兩個，一是天氣是多因子大氣要素不斷變化的反映，現(xiàn)今的預報工具還不可能真實完美的反映實際情況，許多應該考慮的因子都沒有或者無法考慮。數值預報模式數以百計，用于業(yè)務預報的模式達幾十種。雖然新的參數能更細致地描述大氣運動，大氣模式會越來越逼真，但在求解微分方程組時不得不做出各種各樣的簡化，加上探測資料的精度和密度不足，致使數據天氣預報的結果難以完全客觀的反映天氣變化。二是老百姓對預報準確率的理解存在偏差。比如預報某地有雨，但客觀上只是該地北部下了雨，那么該地南部的百姓就會認為預報不準。

隨著氣象信息化程度的日益提高，提高天氣預報精細化水平也成為擺在眼前的重要課題。

首先要重視并充分利用好氣象部門積累的大量的氣象數據。對海量氣象數據的充分利用是提高天氣預報預測準確率實現(xiàn)其精細化水平提高的的關鍵。這些海量氣象數據主要包括以地面、高空、太陽輻射、農業(yè)氣象等臺站的觀測資料及其統(tǒng)計加工產品為主的臺站資料 ；以各種數值模式的同化分析資料和各種遙感探測的數值反演產品為主的格點資料 ；以各類衛(wèi)星云圖和各種雷達圖像為主的圖形圖像資料 ；以面向主題的、有多種資料構成的某一區(qū)域或領域范圍的綜合資料構成綜合氣象數據。

其次，建立氣象綜合數據倉庫，實現(xiàn)對數據預報過程、信息服務最強大的數據支持?，F(xiàn)階段天氣預測預報并沒有充分利用龐大而又珍貴的氣象資料。由于預報模式的復雜性，在一般臺站的預報中，預報員根據經驗，利用當天或者前幾天的少數站點的實況資料以及小范圍區(qū)域內極少數的幾個物理量，提取認為與某一天氣現(xiàn)象相關性較高的天氣要素作為因子，進行回歸、判別分析，得出預報結論。提高天氣預報精細化水平，需要對各種資料進行聚類分析、關聯(lián)分析、時間序列分析，以求發(fā)現(xiàn)各種物理量和氣象要素與未來天氣之間的關系 ；根據氣象資料做出氣象的預測，減少預報中的主觀因素，有利于預報技術的持續(xù)改進，提高預測的準確度。

再次，挖掘氣象數據。在天氣預報中，主要還是利用天氣學基本原理分析及時得到的探測數據；而基于數據挖掘和統(tǒng)計的氣象預報方法未得到充分的應用。氣象數據往往具有很強的時空關聯(lián)特性，采用時空關聯(lián)分析進行天氣預報是一個較好的途徑。

常用的氣象數據挖掘技術有時空分析、降維分析和分類預測。時空分析指采用時間分析、空間分析以及時空聯(lián)合分析氣象數據。降維分析主要有精確降維和近似降維兩種方法。前者主要以粗糙集分析方法為為代表，后者以主成分分析為代表。分類預測數據挖掘就是在大量氣象資料和數據中，建立描述復雜非線性天氣系統(tǒng)的模型，分析隱藏在數據背后的氣象知識和規(guī)律，對未來天氣因素進行預測，為天氣預報提供決策支持。

綜上所述，天氣預報和人們生活息息相關，采用多種方法提高天氣預報精細化水平有利于充分發(fā)揮氣象在促進經濟社會發(fā)展中的趨利避害雙重作用，為建設美麗中國提供優(yōu)質氣象服務。

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