“等风来”后不合预期，天气预报“小题大做”了？

  : 中国科学报

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▲　魏科
　　近期，北京及我国东部地区的大风天气引发了全国高度关注。北京市气象台4月10日10:30发布的预报显示，“平原地区阵风9~11级，延庆、昌平、门头沟等区的部分地区阵风11~13级，山区局地阵风可达13级以上并伴有沙尘和强降温天气”。为此，北京市发布了近10年首个全市大风橙色预警。
　　由于预报提前发布，大家进入了“等风来”的状态，全社会紧急动员起来，很多超市里人头攒动，蔬菜等商品被抢购一空。但也有部分公众的感受与实际有较大差别。4月12日和13日两天，有一些老老实实“宅家”的网友发现，室外的树木似乎摇得不够夸张；有些网友出门后表示“不算大”“没有什么风”“等到现在一直没啥动静”……有些人甚至怀疑气象局的预报是“小题大做”。
　　从气象局发布的气象公告看，实际情况与预测的基本一致。气象观测数据显示，北京门头沟区的高山玫瑰园站记录到的最大风速为45.8米/秒，相当于14级风。北京海淀区12日13时55分记录到的最大风速为36.7米/秒，属于12级风。这些情况完全符合“阵风11~13级，山区局地阵风可达13级以上”的预报。大风吹倒了近2000棵树木。据统计，截至4月13日11时，北京市园林绿化系统第一时间处置倒伏树木1884棵、折枝5065处。这次大风还带来了强烈的沙尘活动和明显降温。
　　那么，为何公众的感觉和实际有较大差别？这里首先涉及专业术语的解读。气象预报出现13级大风，被很多人解读为一天24小时都刮着13级大风。然而，气象业务中并不是这么认定的。
　　目前，所有观测站都采用自动观测系统。观测站的风速测量仪器大约每秒采4个数值，即0.25秒就能采集一个数据。在计算阵风风速时，气象规范是以3秒钟的平均风速来算，即观测站在3秒钟内会记录下12个数据，然后对这些数据进行平均。如果一次大风过程中有3秒的风速达到13级，就认为此次大风过程中有阵风超过了13级。这和很多人认为的“一整天都刮着13级大风”当然差别很大。
　　也有人以为，北京发布全市大风橙色预警，应该是全境达到橙色级别，这也与气象业务不符合。最大风速通常出现在特殊地形区域。例如，两山之间的夹缝地带、山顶高海拔区域，或者山脉迎风突出的高地，这些地方的风力尤为强劲。例如，新疆阿拉山口位于阿拉套山和巴尔鲁克山之间，每年有超过160天出现8级以上大风天气，是著名的大风口。
　　在本次大风过程中，门头沟的高山玫瑰园站是北京最大阵风出现的地方。这个观测站就是山区突出的高地，从高山玫瑰园站向东延伸，便是广阔的平原区域。13日13至14时北京最大阵风风速出现在延庆区海坨山顶附近，达到37.0米/秒（13级）。从延庆的海坨山山顶向下望，延庆区尽收眼底。这些地方刮起大风是意料之中的。
　　许多人可能会认为，大风一旦刮起来就会持续一整天，但实际并非如此。如果仔细观察室外的树叶或旗子，就会发现风力并非持续不变，而是呈现紊乱特征。这种现象在物理学上被称为湍流，即风力强弱和方向不断变化，时而强劲，时而微弱，时而向一个方向摆动，时而又向另一个方向摆动。
　　湍流问题在科学领域中几乎是最难解决的问题之一。据传德国著名物理学家、量子力学奠基人海森堡在临终前曾说，当他遇到上帝时，一定要问两个问题──一个是相对论是什么，另一个就是湍流是什么。后人对此进行演绎，说上帝听到问题之后，会这样回答他：“你有两个问题，第一个我有答案，但第二个……我也不知道。”这些“段子”说明了研究湍流的难度有多大。
　　大气运动的雷诺数远超湍流的临界值，使大气运动呈现湍流的特征，加之大气中无处不在的风切变、热力对流、地形和地表摩擦，使得大气运动变得复杂和不规则。例如，建筑的迎风面和背风面风速风向有别、1楼和10楼的风速风向有别，甚至一个地方上一分钟还风平浪静，下一分钟便飞沙走石。要做到“定时定点定量”地精确预报风速风向，目前还不可能，尤其是目前天气预报的数值模式，无论多么“高精度”，都做不到区分一座建筑两面、一条街道两面，甚至做不到区分一座山峰两面，遑论对某个具体点做“定时定点定量”预报了。
　　然而，冬春季的冷空气预报依然是天气预报里准确度最高的。这是因为冬春季的冷空气范围比较大，比如这次过程横扫我国南北方，空间范围达到数千千米。造成这样的冷空气活动的中纬度扰动的空间范围一般都在三四千千米，无论在卫星云图还是在传统的天气图上，都可以清晰准确识别。对这样大尺度的预报，无论是基于数值天气预报、人工智能天气预报，还是传统的天气图分析，都可以比较准确地把握其过程，从而提前数天做出较准确的预报。
　　大风是一种灾害性天气。在我国气象灾害历史上，大风造成的人员伤亡和财产损失比比皆是。尽管这次大风造成了不小的损失，在有些地方还比较严重，但得益于我国基础设施建设的长足进步，特别是预报预警水平的提高和完善，加上相关部门提前部署、全社会积极应对，总体上人民群众的生命和财产安全得到了最大限度保护，没有出现重大人员伤亡。这一切都充分体现了气象预报和预警的巨大价值。
　　（作者系中国科学院大气物理研究所研究员）