4月10日，美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家在《大氣科學(xué)雜志》上發(fā)表研究稱(chēng)，即使預(yù)報(bào)模式和初始條件接近完美，中緯度天氣的可預(yù)測(cè)性極限可能確實(shí)存在，并且是潛在動(dòng)力系統(tǒng)和不穩(wěn)定性的固有性質(zhì)。當(dāng)前，中緯度即時(shí)天氣的熟練預(yù)報(bào)提前時(shí)間為10天左右，而這就是實(shí)際的可預(yù)測(cè)性極限。將當(dāng)前初始條件的不確定性降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，可以將日常天氣確定性預(yù)報(bào)的提前時(shí)間延長(zhǎng)5天，但改進(jìn)雷暴等小尺度天氣現(xiàn)象預(yù)報(bào)的空間要小得多。

　　數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的改進(jìn)可以帶來(lái)顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。目前，美國(guó)國(guó)家颶風(fēng)中心對(duì)熱帶氣旋路徑的預(yù)報(bào)時(shí)效平均每十年提前近一天。2016年該中心平均可提前5天預(yù)報(bào)大西洋盆地生成的熱帶氣旋路徑，而1990年平均只能提前2天，并且前者的預(yù)報(bào)誤差小于后者，其間減少的經(jīng)濟(jì)損失可能達(dá)數(shù)十億美元。

　　理解日常天氣現(xiàn)象（如中緯度冬季風(fēng)暴和夏季季風(fēng)暴雨）的可預(yù)測(cè)性極限對(duì)于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)至關(guān)重要?！按髿饪茖W(xué)領(lǐng)域從一開(kāi)始提出的一個(gè)顯而易見(jiàn)的問(wèn)題就是，未來(lái)我們對(duì)日常天氣進(jìn)行預(yù)測(cè)的最終極限在哪里。我們認(rèn)為我們已經(jīng)找到了這個(gè)極限——平均而言大約為兩周左右?！?該研究第一作者張福清說(shuō)。

　　地球上絕大多數(shù)人群居住在中緯度地區(qū)。在這個(gè)地區(qū)，目前一般能提供9至10天的可靠天氣預(yù)報(bào)。在未來(lái)幾十年中，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，預(yù)報(bào)時(shí)效將能再增加4至5天，也就是提前兩周左右對(duì)日常天氣進(jìn)行預(yù)報(bào)。

　　為研究天氣可預(yù)測(cè)性的極限，研究者利用全球最先進(jìn)的兩個(gè)高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)模式系統(tǒng)——?dú)W洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）全球模式和美國(guó)下一代全球預(yù)測(cè)系統(tǒng)（NGGPS）進(jìn)行模擬。在近乎完美的初始條件下，研究者測(cè)試了模式如何重建2015年12月的北歐寒潮和2016年6月中國(guó)暴雨兩起真實(shí)天氣事件。結(jié)果顯示，模式大概可以提前兩周左右預(yù)測(cè)出這兩個(gè)天氣系統(tǒng)。

　　該研究證實(shí)了麻省理工學(xué)院數(shù)學(xué)家、氣象學(xué)家和混沌理論先驅(qū)愛(ài)德華·洛倫茨在20世紀(jì)60年代提出的一個(gè)關(guān)于天氣預(yù)報(bào)可預(yù)測(cè)性極限的假說(shuō)。該假說(shuō)認(rèn)為，超過(guò)一定時(shí)間范圍后，就不可能對(duì)天氣進(jìn)行預(yù)測(cè)。換句話說(shuō)，天氣預(yù)測(cè)存在一個(gè)極限值。“我們的研究表明，這個(gè)極限為兩周左右，非常接近洛倫茲的估計(jì)。”該研究作者之一克里·伊曼紐爾說(shuō)。

　　在過(guò)去的幾十年里，人類(lèi)在天氣預(yù)報(bào)方面取得了重要進(jìn)展，現(xiàn)在已經(jīng)有把握地提前五天預(yù)測(cè)天氣。如果將來(lái)我們可以將預(yù)報(bào)時(shí)效進(jìn)一步提高，那將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。（來(lái)源：《大氣科學(xué)雜志》 編譯：吳鵬）

（來(lái)源：《中國(guó)氣象報(bào)》2019年5月9日三版  責(zé)任編輯：蘇杰西）