2019-04-16 06:08:01
可预测性极限 科学家发现了天气预报的界限

科学家表示,在未来,提供风暴警报并帮助我们计划日常生活的天气预报可能会在达到数值天气预报的极限之前提前五天。

“从我们整个领域一开始就提出的一个显而易见的问题是,我们可以预测未来日常天气的最终限制,”气象与大气科学和气象科学的着名教授张福清说。宾夕法尼亚州立大学先进数据同化和可预测性技术中心主任。 “我们相信我们已经发现这个限制,平均而言,大概是两周。”

对于地球上大部分人口居住的中纬度地区的日常天气,现在可以预测9到10天的可靠预报。根据“大气科学杂志”在线发表的一项研究,新技术可能会在未来几十年内再增加四到五天。

科学家表示,这项研究证实了天气预报的一个长假设可预测性极限,最初是由麻省理工学院数学家,气象学家和混沌理论的先驱爱德华·洛伦茨在20世纪60年代提出的。

麻省理工学院大气科学教授,该研究的共同作者克里伊曼纽尔说:“爱德华洛伦兹证明,即使在原则上也无法预测超出某个时间范围的天气。” “我们的研究表明,这种天气预报能力的范围大约是两周,非常接近洛伦兹的估计。”

科学家表示,天气如何发展的不可预测性意味着,即使有完美的模型和对初始条件的理解,预测准确预测的可能性也是有限的。

“我们使用最先进的模型来回答这个最基本的问题,”该研究的第一作者张说。 “我认为将来我们会改进这个答案,但我们的研究最终证明存在限制,尽管在达到极限之前我们仍有相当大的空间来改善预测。”

为了测试极限,张和他的团队使用了世界上最先进的两个数值天气预报建模系统 - 欧洲中期天气预报中心和美国下一代全球预测系统。

他们提供了近乎完美的初始条件图,并测试了模型如何重建两个真实的天气事件,北欧的寒潮和中国的洪水引发的降雨。科学家表示,这些模拟能够以大约两周的合理精度预测天气模式。

日常天气预报的改进对风暴疏散,能源供应,农业和野火等问题都有影响。

“在过去的几十年里,我们在天气预报方面取得了重大进展,我们现在可以提前五天预测天气,现在信心十足,”张说。 “如果将来我们可以高信心地预测额外的日子,那将带来巨大的经济和社会效益。”

研究人员表示,需要更好的数据收集,将数据集成到模型中的算法以及提高运行实验的计算能力,以进一步提高我们对初始条件的理解。

“实现这一额外的可预测性限制将需要整个社区的协调努力,以设计更好的数值天气模型,改进观测,并通过先进的数据同化和计算技术更好地利用观测,”张说。

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