張格苗 薛峰 黃彬

編者導(dǎo)讀

夏天過去了。你是否還記得今夏那幾場說好的暴雨？有時(shí),說雨來，雨遲遲不來。其實(shí)雨已經(jīng)在路上；有時(shí),說雨大，卻只是掉了小雨點(diǎn)。其實(shí)雨只是沒下到你身邊。

智能網(wǎng)格氣象預(yù)報(bào)將會把這些變成歷史。未來，你頭上會不會有雨，什么時(shí)候有雨，天氣預(yù)報(bào)會精細(xì)地告訴你。

按照中國氣象局的計(jì)劃，今年12月底前，我國氣象預(yù)報(bào)服務(wù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)源的“一張網(wǎng)”網(wǎng)格預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)將正式運(yùn)行。這張網(wǎng)空間分辨率達(dá)5公里×5公里，時(shí)間上可實(shí)現(xiàn)逐3小時(shí)發(fā)布未來10天的天氣預(yù)報(bào)，使公眾可隨時(shí)隨地獲得基于位置的精細(xì)化氣象服務(wù)。

今年7月開始，北京、天津、上海、福建、廣東、海南、陜西等7省市已經(jīng)率先發(fā)布智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)。

1. 不用問北京的天氣

細(xì)化到公里 直接查家門口

天氣預(yù)報(bào)是不斷從定性預(yù)報(bào)、描述性預(yù)報(bào)向數(shù)字化、格點(diǎn)化預(yù)報(bào)發(fā)展的。比如，原先氣象部門發(fā)布的城鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)，內(nèi)容只包括2400多個城鎮(zhèn)的天氣現(xiàn)象、高低溫和風(fēng)速風(fēng)向預(yù)報(bào)，頻次也只是一天三次，預(yù)報(bào)的時(shí)間精度和空間精度不夠高。2012年，國家氣象中心推出了一個新的預(yù)報(bào)產(chǎn)品，即大城市精細(xì)化預(yù)報(bào)，該產(chǎn)品把全國省會城市、計(jì)劃單列市24小時(shí)內(nèi)的天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行細(xì)化，每6小時(shí)開展一次預(yù)報(bào)，降水量報(bào)到毫米，但即便這樣也不夠精細(xì)，不能滿足各行業(yè)及公眾的需求。

2010年左右，“網(wǎng)格預(yù)報(bào)”這一概念被引進(jìn)到我國的精細(xì)化預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中。如何理解它呢？可以這樣比喻，就像地球上的經(jīng)緯網(wǎng)一樣，我們可以把中國以及每個城市所在的區(qū)域分解成許多個5公里×5公里，甚至1公里×1公里的網(wǎng)格，而公眾就是生活在這樣一個個的網(wǎng)格中，每個網(wǎng)格中的天氣情況也會有所差異。

網(wǎng)格化預(yù)報(bào)就是針對這樣的每一個網(wǎng)格開展的。與原來的定點(diǎn)預(yù)報(bào)相比，它在空間上更加精細(xì)，也更具針對性。就拿北京的預(yù)報(bào)來說，原來的預(yù)報(bào)只是以南郊觀象臺這一個點(diǎn)的氣溫、降水等來代表整個城市天氣情況，但通過開展網(wǎng)格化預(yù)報(bào)，北京的天氣不再由一個定點(diǎn)來反映，針對北京的氣象服務(wù)和天氣預(yù)報(bào)可以精細(xì)地反映在整座城市每個不同的網(wǎng)格之中。在北京，目前這些網(wǎng)格的大小是1公里×1公里，在全國氣象部門中精細(xì)化程度最高。其他十幾個省份也已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)3公里分辨率、2.5公里分辨率乃至更精細(xì)化的預(yù)報(bào)，都超過中國氣象局要求的5公里水平。

網(wǎng)格化預(yù)報(bào)的精細(xì)不僅體現(xiàn)在空間上，還反映在可以每天更高頻次地更新和發(fā)布上。原來，一天的天氣預(yù)報(bào)中只會涉及一種天氣現(xiàn)象，現(xiàn)在網(wǎng)格化預(yù)報(bào)可以做到全國范圍內(nèi)逐3小時(shí)10天預(yù)報(bào)。隨時(shí)隨地，公眾都能了解到自己當(dāng)前所處的網(wǎng)格是什么樣的天氣，能夠清楚地了解氣溫、降水、風(fēng)等多個基本氣象要素。

除了對陸地上的網(wǎng)格進(jìn)行預(yù)報(bào)外，氣象部門還將我國的責(zé)任海區(qū)劃分為多個10公里×10公里的網(wǎng)格，并進(jìn)行海上能見度、海上大風(fēng)等要素的精細(xì)化預(yù)報(bào)。

網(wǎng)格化預(yù)報(bào)不僅讓模式更加細(xì)化，還提供了更為細(xì)致和豐富的預(yù)報(bào)內(nèi)容。

也許，以后我們再查天氣預(yù)報(bào)的時(shí)候，不用查北京明天的天氣怎么樣，直接查我們家那里的天氣怎么樣就行了。

2. 如何做到網(wǎng)格化

人工智能是核心 同時(shí)靠預(yù)報(bào)員經(jīng)驗(yàn)

全國陸地加上海洋，這么多網(wǎng)格如何預(yù)報(bào)？對瞬息萬變的天氣來說，要讓預(yù)報(bào)員一個個格子做預(yù)報(bào)，那就太“過時(shí)”了，效率也太低。

今年5月，“阿爾法”圍棋（AlphaGo）三盤連勝擊敗長期排名世界第一的棋手柯潔，讓人類對人工智能的未來充滿期待。智能網(wǎng)格氣象預(yù)報(bào)的核心特征之一便是智能化。

但氣象與圍棋不同，圍棋雖然變化復(fù)雜但規(guī)則相對簡單，氣象是個更為復(fù)雜的系統(tǒng)，受影響的因素太多。比如降雨，水汽、濕度條件都滿足了，但空氣中沒有“凝結(jié)核”，雨也下不來；比如沙塵暴，風(fēng)速太大只會讓風(fēng)在平流層“奔跑”，無法形成沙塵。

氣象工作者一方面需要面臨人工智能給天氣預(yù)報(bào)帶來的挑戰(zhàn)，另一方面又期待借助人工智能力量不斷提升氣象預(yù)報(bào)的質(zhì)量和水平。

目前，智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)依賴的智能化氣象科技成果中最重要的是數(shù)值預(yù)報(bào)和集合預(yù)報(bào)。高分辨率智能網(wǎng)格需要高分辨率區(qū)域數(shù)值預(yù)報(bào)模式支撐。我國四套已業(yè)務(wù)化運(yùn)行的高分辨率模式已通過建在上海的數(shù)值預(yù)報(bào)云（目前正在升級為智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)云）實(shí)現(xiàn)全國共享。

按照設(shè)想，未來，結(jié)合物理機(jī)理與數(shù)值預(yù)報(bào)大數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用的智能預(yù)報(bào)技術(shù)應(yīng)該是關(guān)鍵。一方面，基于數(shù)值預(yù)報(bào)機(jī)理的數(shù)理統(tǒng)計(jì)形成復(fù)雜預(yù)報(bào)模型、預(yù)報(bào)方法；另一方面，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，研究深度學(xué)習(xí)預(yù)報(bào)模型或預(yù)報(bào)機(jī)器人。

有了人工智能，還需要天氣預(yù)報(bào)員嗎？至少在過渡階段，預(yù)報(bào)員很重要。他們的優(yōu)勢在于豐富的經(jīng)驗(yàn)和對關(guān)鍵天氣形勢的把握。理想的狀態(tài)是，初級階段，預(yù)報(bào)員多年經(jīng)驗(yàn)可以用來“喂養(yǎng)”機(jī)器和模式；當(dāng)模型和智能化水平越來越高、人工訂正的空間越來越小時(shí)，一部分預(yù)報(bào)員將會投入技術(shù)研發(fā)，另一部分預(yù)報(bào)員將主要轉(zhuǎn)向?qū)﹃P(guān)鍵轉(zhuǎn)折性天氣過程等的氣象服務(wù)工作。

3. 劃這么細(xì) 準(zhǔn)確率靠譜嗎

科學(xué)在前進(jìn) 需求是導(dǎo)向

6月21日到24日，北京全市平均降雨量達(dá)92毫米。但差不多同時(shí)收到預(yù)警的人，身邊的暴雨卻并未同一時(shí)間抵達(dá)。21日晚上，河北、天津、北京南部率先有雨，一時(shí)謠言四起，有人說天氣預(yù)報(bào)搞錯了。22日，又是一天漫長的等待，當(dāng)天深夜，暴雨終于如約而至。

在這過程中，我們不難發(fā)現(xiàn)，天氣預(yù)報(bào)是準(zhǔn)確的，但天氣預(yù)報(bào)與公眾的需求和感受并沒有完全契合，有的地方下雨了，有的地方還沒下。如何與公眾需求和感覺相契合就是智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)要解決的問題。智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)的初步目標(biāo)是把全國分成5公里×5公里的網(wǎng)格，在這個基礎(chǔ)上每隔1小時(shí)更新一次預(yù)報(bào)，如果遇到重大天氣過程，更新的頻率還會加快。

也就是說，如果還是同樣一場雨，無論你身在北京哪一個角落，你得到的天氣預(yù)報(bào)將是你所處的5公里網(wǎng)格范圍內(nèi)的天氣預(yù)報(bào)。假如你在南邊的某個“網(wǎng)格”里，那你和北邊，甚至距離你不遠(yuǎn)的西南邊、東南邊某個“網(wǎng)格”里收到的天氣預(yù)報(bào)是不一樣的，你只需要在你所在地下雨前做好準(zhǔn)備即可。從另外一個角度看，這也避免了無謂的恐慌，限制了謠言的傳播。

有人會問，劃這么細(xì)，準(zhǔn)確率能保證嗎？從氣象科學(xué)的角度看，在同樣的技術(shù)水平下，當(dāng)時(shí)間和空間分辨率變大，氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率一般來說是會降低的。但氣象部門在智能網(wǎng)格前期試點(diǎn)和試運(yùn)行的過程中，首先要保證的就是使智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率較以前的站點(diǎn)預(yù)報(bào)不降反升。

其實(shí)，甘愿冒著降低預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的風(fēng)險(xiǎn)，氣象部門也要改變傳統(tǒng)預(yù)報(bào)、制作高時(shí)空分辨率的網(wǎng)格預(yù)報(bào)，就是基于氣象服務(wù)的需求。

隨著氣象科技的發(fā)展，網(wǎng)格預(yù)報(bào)的精細(xì)化程度會越來越高。氣象部門從去年開始也在研制全球網(wǎng)格預(yù)報(bào)。這樣一來，即便你走出國門，也能享受到我國氣象部門提供的貼心氣象服務(wù)了。

小貼士

北京的網(wǎng)格氣象預(yù)報(bào)哪里查

目前，在北京，公眾享受智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)主要是通過“旅游天氣助手”微信小程序。使用該程序，便會發(fā)現(xiàn)，這款天氣軟件可以進(jìn)行自動定位，公眾也可以直接選擇自己想知道的地點(diǎn)進(jìn)行天氣情況的查看。而該程序的最大亮點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)和北京智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的無縫對接，在程序界面右側(cè)進(jìn)行上下滑動，就可以查看某地逐小時(shí)天氣預(yù)報(bào)，而且定位更加精確，比如搜索“故宮”，界面上出現(xiàn)的地點(diǎn)還將涉及到故宮東門（公交站）、故宮西門（公交站）。