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費解!“國際大牌”預報模型在這里失靈

張佳星 發布時間:2018-10-15 08:45:00來源: 科技日報

10月10日,中央財經委員會召開第三次會議。在研究提高我國自然災害防治能力和川藏鐵路規劃建設問題時,會議指出:要建立高效科學的自然災害防治體系、堅持預防為主、掌握風險隱患底數。

雪崩、泥石流、山體滑坡等自然災害與天氣、氣候、土壤溫濕度等因素密切相關。“青藏高原對氣候變化敏感性強。隨著全球變暖,青藏高原近十多年來顯著變暖變濕,導致冰川退縮,多年凍土融化,湖泊大幅度擴張,自然災害頻次增加。這是近幾年中科院科考和研究的結果。”清華大學地球科學系教授陽坤表示,對青藏高原地區進行全面科考,實現自然災害影響因素的預報和預估是建立高效科學自然災害防治體系中具有指導作用的一環。

費解!“國際大牌”預報模型在這失靈了

在天氣和氣候預報領域,青藏高原仍是科學探索未登頂征服的“最高峰”,包括歐洲中長期天氣預報中心(ECMWF)模型和美國天氣研究與預報模型(WRF)在內的多個國際主流模型,都在這里鎩羽而歸。

“作為天氣預報和氣候預測的關鍵區域,當前所有的預測模型在青藏高原誤差都太大,是全球公認的難點區域。”中國科學院青藏高原研究所副研究員陳瑩瑩表示,現存模型誤差大體現在降水高估(濕偏差)和溫度偏低(冷偏差)兩個方面。

“歐洲中心的模型是世界上領先的,但在我們和歐洲中心的多次交流中才知道對于青藏高原地區的預測誤差依然那么大。例如降雪量和積雪厚度的預測,始終無法反映現實情況,模型會對積雪厚度大大高估。”陽坤舉例道,如果對積雪厚度預估準確,再根據地形和風力等其他物理變量進行計算,將獲得利于預判雪災發生可能的結果。

然而,多次矯正并未成功。“研究團隊嘗試加入了風吹雪等多個參數化方案,始終未達預期。”陽坤說,有著多年實地考察經驗的專家現在正在就另一個可能方案進行研究。

其他包括美國、日本和中國在內的模型也在對青藏高原的研究中存在一些沒有破解原因的偏差,需要改進和校正。

糾錯!復雜、獨特的天氣和地貌需要“量體裁衣”

在青藏高原,人們可以在明艷的陽光下接住雪花,本想著防雨的傘也經常用來擋了太陽。無論老江湖的天氣經驗還是復雜參數和方程構成的算法模型都使不上勁。

這里的天像“孩兒面”變得無根無由,主要原因是青藏高原的復雜、獨特和體量龐大。“在青藏高原地區,對局地實現精準預報是非常困難的。”陽坤解釋,這里的地形復雜、地域廣闊、擁有青藏高原自帶的特殊性,現有的預報模型難以作出準確預測。

“這里是亞東河谷,印度洋來的風夏季會從南向北吹。它們能不能翻過喜馬拉雅山峰,或者能爬到哪里呢?”站在谷地,陽坤拋出一個青藏高原獨有的問題:別的山也會有谷地,可是山峰不會高達七八千米,也不會直面迎接印度洋的風,這些獨特的地理現象之前從未系統研究。

此外,一般情況下,高分辨率的預測模型以100平方公里為單位網格,然而,這樣的精度遠遠滿足不了青藏高原地形地貌的要求。“同樣的范圍里,中原在100公里范圍內可能只有平地或山地的單一地貌,但青藏高原會包括高原、谷地、山地、沙地等多個地形地貌,相互的關聯影響也十分復雜。”陽坤說,有著相當于25個浙江省面積的青藏高原,也不可能采用超高分辨率的模擬,因為目前的計算機算力還遠未達到。

復雜、獨特、再加上龐大的體量,要為青藏高原構建出準確的預報模型必須“量體裁衣”。

親測!提升自然災害預判力少不了用腳研究

為了增強人類對這一地區氣候變化的預知能力,必須對現有模型進行反復修正,或者發現、創建適合青藏高原地區的預報系統。

“對于復雜的地理、天氣環境,以及他們的相互影響,只在實驗室里模擬、靠計算是無法理解的,必須實地勘測,在艱苦的條件下用腳做研究,才能對現有模型提出切實的指導和反演,進而完善。”陽坤說,實測是獲得一手數據的唯一辦法。

目前,清華大學和中國科學院青藏高原研究所聯合科考隊正在深入亞東河谷、帕里高原、那曲地區等進行雨量、水汽、土壤溫濕度“親測”科考工作,科技日報記者也隨隊進行跟蹤報道。

“2015年以來,我們將亞東河谷作為青藏高原氣候預測的突破點之一,這是南亞水汽輸入的重要通道,”陽坤解釋,團隊將通過觀測填補青藏高原區域關鍵水汽通道的資料空白,明晰南亞水汽通過喜馬拉雅山脈進入青藏高原南部的過程。

在相關科技項目的支持下,近年來,清華大學與中科院青藏所聯合團隊在豐富數據類別和采集區域類型方面均得以推進,并不斷引進先進觀測技術,如GPS觀測系統等用于觀測研究。

“從整個維度看,青藏高原的天氣環境預判工作量巨大,僅降水一項就受到水汽交換、傳輸、太陽輻射、能量循環等影響,參數和過程復雜,期待越來越多的人對這個獨特的地方感興趣,共同完善相關模型,加快增強人類的預判能力。”陽坤說。

(責編: 郭爽)

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