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好用,不好用?用,还是不用?
美国新数值预报模式面临抗议风暴
来源:中国气象报 日期:2019年03月07日10:09

  近日,美国国家气象局(NWS)宣布,一个称为GFS-FV3的全球数值预报模式将在今年3月20日全面投入使用,正式取代GFS模式,成为新的美国天气预报模式。

  GFS,即Global Forecast System,中文为“全球天气预报系统”,通常被称为“美国模式”,已经以各种形式应用了30多年。2014年,美国启动下一代天气预报模式研发计划。2016年7月,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)宣布,FV3(Finite-Volume on a Cubed-Sphere,立方球有限体积)模式从6个候选模式的PK中最终胜出,将成为美国下一代天气预报模式的动力核心模式,并在3年内开发出下一代预报系统。

  如今,“三年之约”已至。GFS-FV3正式揭开面纱的这一时刻,也比以往更受期待。

  考虑到天气对经济的巨大影响,在预报员没有足够把握进行预测的天气事件上引入数值预报模式,每年产生的价值可达4850亿美元。引入FV3,是NWS朝着建立世界上最好天气预报模型前进的重要一步,这也是特朗普政府的“公开优先事项”。目前的GFS模式在精确度上落后于欧洲模式(简称EC模式),而且多年来一直如此。尽管从2012年美国遭遇飓风“桑迪”袭击之后,美国国会已经投入了数百万美元资金用以改进GFS模式。

  FV3是由NOAA地球物理流体动力学实验室(GFDL)开发的。当年FV3最终胜出,得益于该模式优良的特性。FV3升级使用了气候科学家在过去几年中开发的改进算法来描述大气和海洋之间的相互作用。这些算法捕捉了云形成、热带风暴和极地风等物理现象,然后对卫星和地面观测数据进行同化,生成三天或十天天气预报。

  然而,在近几个月的公开测试中,许多使用过该模型的气象学家纷纷明确表示了它的“不可靠”。NWS的一位官员透露,由于这些投诉,GFS-FV3的正式“上岗”可能推迟。

  几个月来,FV3的预测结论一直是公开的,用作预报员评估该模式的实验基础。结果却让许多人大失所望。当NWS打算把FV3用作美国主业务模式的消息传出后,气象学家在推特上发布了大量的抱怨和负面评论。

  “这个新模式一点也不好。”美国国家广播公司首席气象学家道格·卡默勒在推特上写道:“可怕的是,这就是我们将要长期依靠并使用的东西。”

  最近刚刚退休的美国知名气象预报服务公司AccuWeather高级副总裁迈克·史密斯在推特上写道:“我不认为FV3能比现在的GFS提供更好的天气预报。”

  大量使用过FV3模式的气象学家担心,这一模式还没有准备好投入业务应用。而其中的关键问题之一,正在于该模式明显倾向于过度预报降雪。

  卡默勒说,在过去的几个星期里,FV3一直在空报暴雪。它持续显示美国东海岸地区遇到了大规模的暴风雪,而EC模式不会显示这一点。

  美国大气与环境研究公司气象学家尤达·科恩在推特上写道:“我对FV3降雪预报的能力没有信心。”该公司是一家为商业和政府客户提供天气预报的私营公司。尤达·科恩本人则以对极涡的长期预测而闻名。

  在人口密集的美国东海岸和东北部地区,FV3引发了错误暴雪预警。而数千万人的生活因此受到影响。

  美国哥伦比亚广播公司附属机构的首席气象学家埃里克·费舍尔表示,波士顿今年冬天的总降雪量为6英寸(15.24厘米),而FV3预测的降雪量为“多次”30英寸(76.2厘米)。

  上个月,官方曾发布了FV3对美国东海岸和东北部地区未来五天的降雪预报,在预报中,华盛顿地区周末将出现暴风雪天气,降雪量将超过10英寸。而在最新的临近预报中,降雪量几乎为零。

  那么,这种对降雪的错误预报,问题到底出在哪里呢?

  华盛顿大学大气科学教授克里夫·马斯追踪了降雪预报中的问题,确认未来几天的温度预测上出了问题,“把低层大气的温度报得过于低了”。马斯在一封电子邮件中表示:“这种对温度预报过低的影响之一,是原本降雪量很低,但在预报中会出现过多的降雪——新模式的这个问题在美国全国范围内屡见不鲜。”他称这个问题“非常严重”。

  “现在在气象学家中流传的一个笑话是,FV3看起来更像加拿大的模式。”卡默勒说,加拿大模式显然也预测了最终会消失的大暴风雪。

  令美国气象学家忧虑的是,如果美国的气象预报员不能依靠FV3,他们将只能依靠EC模型进行天气预报,而没有可靠的替代方案进行比较。此外,他们还必须为EC模式的数据支付高额费用。

  “没有一个模式是完美的。”NWS国家环境预测中心代理主任大卫·诺瓦克说。“气象界知道这一点。”诺瓦克承认FV3存在“冷偏见”,而且该机构正在努力解决这个问题。“天气往往比观测到的更冷。这似乎是一个系统性问题,我们正在调查这些报告。”

  “我们确实知道,有些领域可能需要进一步改进。”然而,他认为FV3并不全是“不好”的。他说,它可以更准确地预报飓风的强度和急流,这种急流是由北半球附近的高空气流驱动的,它决定了美国大部分的天气系统。

  同时还有另一种观点,即天气预报员只要适应新的模式,就可以在每一次天气预报中去除新模式的误差成分。也就是说,随着模式的改进,新模式长期的优势完全抵得过短期的一点痛苦。

  专门从事数值模式研究的气象学家瑞安·莫伊在一封电子邮件中说:“大家可以把这个新模式想象成一款全新的2019款汽车,它取代了你那老式的、值得信赖的旧车。虽然当前正在使用的GFS模式已经进行过无数次调整、打磨,让它可以最大限度地发挥出最佳性能,但它确实已经到了退役的时候了……在接下来的几个月里,气象学家需要‘调整他们的安全带’,来适应新的模式。”

  NWS坚决支持这一新模式。新模式项目负责人路易斯·乌切利尼说,在此前三个不同的夏季、冬季和飓风季节,该模式经历了“严格而前所未有的测试和验证”。他在一份声明中写道:“过去一年的科学和业绩评估表明,FV3在许多方面提供的结果与目前的GFS全球模式相当或更好,尽管还需要进一步改进。”“GFS的这次升级,为我们在未来改进数据质量控制、数据同化等奠定了基础。”

  也有不少气象学家毫不怀疑,从长远来看,FV3可以改善并帮助美国在天气预报方面取得长足进展。

  作为NWS的上级机构,NOAA最近与美国国家大气研究中心(NCAR)达成协议,以加强预报员和研究人员在改进FV3方面的合作。

  NCAR上级机构,美国大学大气研究联合会(UCAR)主席安东尼奥·布萨拉齐表示,他乐观地认为,FV3将随着时间的推移而变得更好。“根据降雪预报这一项来评估任何一个模式都为时过早。我们需要考虑体系的整体。”

  此外,美国总统特朗普最近签署了《天气研究和预报创新法案重新授权》,建立了NOAA地球预报创新中心,旨在进一步提高天气预报能力。

  但是,即便如此,问题仍然是FV3能否满足当前美国的预报需求。在目前已出现的问题得到解决之前,它的引入可能意味着美国在天气预报方面倒退了一步,起码是暂时倒退了一步,尽管它的初衷是向前跨越。(中国气象报记者卢健综合《连线》《华盛顿邮报》报道)

(来源:《中国气象报》2019年3月7日三版 责任编辑:苏杰西)



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