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随着社会发展，人们对天气预报的要求越来越高。天气预报的准确率要提高，气象要素和天气预报的空间、时间分辨率和量值的精度要细，即需要定时、定量、定点和高分辨率的天气预报。如何实现？这就需要以数值天气预报为基础，依托通信、物联网、全球定位系统、大数据、人工智能等新技术，同时利用多种先进探测设备及技术等。其应用前景十分广阔，除常规气象保障业务外，还可在水陆交通、航空航天、重大工程、重大活动等领域广泛应用。
气象预报将更精准更长远
有人会问：“气象能不能预报得更准？”“能不能预测未来一年甚至几年的气象？”科学家们也是怀揣着这样朴素而远大的目标，推动气象预报测得更准、更长远。未来，数值天气预报将进一步发展，其中集合预报、地球系统模式是重要发展趋势。
集合预报是在数值预报模式结果基础上进一步统计操作，是提高天气预报准确率、克服不确定性的有效手段。俗话说，众人拾柴火焰高，集合预报就循着这样的逻辑展开。概言之，集合预报是对不同数值模式的预报结果或同一模式不同时刻起报的结果，进行统计融合和归一化处理，给出最终预报结果。一方面，各国各地的数值天气预报结果不同，主要预报项目也不同，比如沿海地区预报台风准，内陆地区预报沙尘暴准；另一方面，不同时刻的初始场起报，预报的结果也不相同。集合预报将它们综合起来进行“专家会诊” ，比单一预报更为准确。如今，集合预报已普遍使用，但还有很大的提升空间。
能否让气象预报报得更长更远呢？这涉及两个概念：天气和气候。天气指的是短时间的大气现象，如一天之内；而气候指的是范围较广的地区在较长时段（如一个月、一个季度、一年等）的统计平均状态。气候预测就是预测下一个季度或半年，甚至更长时间大气现象的平均状态，此时就得适当考虑海洋和陆地生态环境的影响。近20年来，已经发展出将大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈五大圈层，以及地面上各种物理、化学、生物过程作为整体考虑的模型，即地球系统模型（准确地说，是地球表层系统模型），进而探索全球范围更长时段的气候变化，以及相关的环境生态变化。在地球系统模式下，可以预测一座新规划的城市未来几年甚至数十年会有怎样的气候变化。
地球系统模式的原理与数值天气预报模式类似，同样利用超级计算机求解数学物理方程，但要复杂得多。为此，我国正在建设地球系统数值模拟装置。它是支撑地球系统模式必备的大型设备，由高性能计算机硬件和众多计算软件构成。利用这一装置，我们可以研究地球系统的五大圈层及其相互联系、相互作用，有望对地球的过去进行反演、对现在进行模拟、对未来进行预测。
我国气象领域工作者们将继续合作研究、协力攻关，化气象的未知为已知，用气象预报和地球环境预报的新技术、新成果助力经济社会发展。
（作者分别为中国科学院院士、中国科学院大气物理研究所研究员曾庆存胡非）
制图：赵偲汝
推荐读物：
1.《数值天气预报的数学物理基础（第一卷）》：曾庆存著；科学出版社出版。
2.《观天测地话卫星》：李慧等编著；气象出版社出版。
《人民日报》（ 2022年03月01日第 20 版）
责编：张靖雯

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