新闻周刊丨全年无休追风雨,争分夺秒忙预警!请看“风云捕手”如何预报天气

2022-08-15 09:03 大众报业·半岛新闻阅读 (43567) 扫描到手机

本期撰稿/摄影 半岛全媒体记者 高芳 实习生 王嘉晨 辛巧

常言道“天有不测风云”,人们出门却总忘不了看看天气预报。从古至今,人们最关心什么时候会刮风下雨,相传在黄帝时代就有专人从事气候观测,甲骨文中就有大量卜辞是关于天气的,如:“今日雨?其自西来雨?其自东来雨?其自北来雨?其自南来雨?”这是因为,天气气候变化直接影响庄稼的收成,影响人们出门谋生,继而关系到一家人的温饱。

如今,远足前看看手机上的实时天气,都是精确到小时、街区的预报,天气预报的准确率最高可达94%,让我们不由得常常感慨:“这天气预报真是越来越准了。”那是谁为我们提供了这样准确的天气预报?这样的准确度和高效率又是如何“炼”成的呢?

是他们——气象预报员,365天,每时每刻,与天地对话,捕捉瞬息风云,从初始一个细微的动向变化探究整个气象系统长期、巨大的连锁反应,他们与变幻莫测的自然之力赛跑,只为提前锁定向我们袭来的雨雹雷电、霜雪雾霾……交付一个准确的答案。

《天气预报背后,原来是这样》

灯火通明的伏龙山

每年汛期,对于气象人来说都是一场大考。

“目前我市胶州、城阳部分地区已经出现50毫米以上降水,预计未来6小时我市大部分地区将有明显强降雨,部分地区降水量将超过50毫米,最大小时降水量40~60毫米,请注意防范。”7月13日0点,一条暴雨黄色预警信号从伏龙山顶的青岛市气象台发出。此时,空气闷热,街道上些许的风,让人预感到一场更大的风雨正在酝酿,却又充满不确定性。

前一天早7点30分,一条雷电黄色预警信号已传递气象变化“端倪”:“目前我市西海岸、平度、莱西已出现雷电活动,预计今天白天到夜间,我市大部分地区及近海海域将先后有雷电活动,可能会造成雷电灾害。请注意防范。”发出预警前,市气象台作为防汛“第一哨”已进入了战备状态。

首席气象预报员凌艺一夜未眠。青岛市气象台办公大楼里灯火通明,除了轻声交谈,只听得到鼠标频繁的的敲击声,为求证一个确定的答案,所有值班人员的双眼都充盈着血丝,几乎不敢眨动:雷达回波图、气象卫星云图、定量降水落区图……电脑屏幕上的图像不断更新,云层变化太快了……

值班室正在进行会商

终于,闪电划破了漆黑的夜,伴随着窗外逐渐清晰可闻的雨声,凌艺如释重负,她揉了揉眼睛,站起来活动一下坐得僵直的关节,还不能休息,她还要继续盯着这次降水的动向。

不同于平常人的8小时工作制,气象预报员的工作时间都是24小时制,59岁的凌艺还有一年就要退休了,刚刚过去的6月里,她值了职业生涯中最长的一个班——五天,“四个夜班,等于说是五天四夜没有回家,困了就找个地方眯一会儿。”

清晨,青白的曙光和淡淡的晨雾交融在一齐,像水墨颜料慢慢晕渍,点染山海。刚经历一夜雷雨的洗刷,青岛伏龙山公园里鸟啼虫鸣蛙鼓,在草丛中、林隙间合奏出动听的乐章,唤醒每一条街巷。

“凌老师,你回办公室睡会儿,我盯着。”早上不到8点,青岛市气象台预报科科长时晓曚匆匆走进值班室。她前天刚值过夜班,今天本该休息,因为台里发布了黄色预警,又早早来到了办公室。

时晓曚和同事在讨论天气数据变化

“我不累,让其他值夜班的同事先去休息吧。”凌艺会意一笑。电脑屏幕上面正显示着如同“番茄炒蛋”模样的雷达回波图,不同的颜色代表着不同的强度,她紧盯云团演变,一刻都不敢松懈。

“从6月份到7月中旬,一个半月下了23场雨,我在网上看到有人总结,说青岛这是直接进入‘泼水节’了。”为了缓解疲倦,有同事开起玩笑。

让气象预报员们没法安心休息的是今年雨水特别多,他们刚做完一份降水量报告:入汛以来,青岛全市累计降水量369.0毫米,比去年同期多279.9毫米,比历年同期多226.7毫米。

时晓曚

“马上到中央气象台会商时间了,咱一块听听上级指导预报。”时晓曚边说边抓起几颗枸杞泡入热水杯,她今年刚35岁,高高扎起的马尾里隐隐有些许白发。

白发像是气象预报员梦魇般的“敌人”,每位预报员桌子上都有一个养生壶,平常日大家会把枸杞等滋补养生品泡进去,煮一壶有营养的水,来对抗它。办公室曾有一位老气象预报员,在养生的路子上研究得深入,生生自学成了老中医,不但自我调理,还常给同事们把脉开药方。

凌艺手写记录的数据

早上7点半到8点,是气象预报员们交接班的时刻,走廊里交织着嘈杂的脚步声、简短的招呼声,大家都在为即将开始的中央气象台早会商做准备。会商,是每天气象工作环节里的固定项目,每位预报员会听取上级气象部门指导预报结果,并根据气象模式做出自己的预测判断,而后将个人意见汇总,复盘之前的预报结果,以确保每一个预报数据更加准确。

“看天吃饭”的人

  每个人都得随时备战,尤其是每年长达5个月的汛期,当暴雨、强对流、台风等天气来临时,值班“连轴转”几乎是常态。

随着预报员们进入会商大厅,市气象台的三层办公楼又安静下来,走过一间间沿走廊分布的办公室,会看到每个空间不大的办公室里都有大小不一的行军床,紧挨在办公桌旁边,都是为值班人员休息而准备的。在办公楼二层的尽头,就是预报科值班室。办公桌上,摊放着一本《青岛市气象台预报业务实用手册》,里面一张工作时刻表,被气象预报员们雷打不动地严格执行:

08:00,参加中央台会商;

09:10,紫外线发报,发灾害平台;

10:00,参加省台会商;

11:00,12时短时预报,发灾害平台,12时近海短时预报;

14:30,参加市台会商;

15:00,15时预报,发灾害平台,近海短时预报,24小时空气质量预报;

18:00,短时预报,近海短时预报;

次日05:30前,省局海洋平台海洋预报;

次日06:00前,气象台6时预报,专业指数入科;

次日06:10,降水量统计;

次日08:00前,专业台09时午间气象;11时短时预报,发灾害平台;09时短时预报,发灾害平台;近海短时预报……

不定时,雷达回波检测、沿海和胶州湾最低能见度监测……

一连串的安排,加上办公室里桌子和床拥挤并排的逼仄空间,让人很有时不我待的压迫感。

气象台办公楼

在这样的节奏里,凌艺已经干了35年。1987年,一个临沂姑娘从南京大学气象系大气物理专业毕业,走进了青岛市气象台。“那时候没有一台电脑,气象监测数据收集上来后,我们再根据这些气压、风向、风力等手工绘制气象图。”

就在凌艺忙于研究这份刚入职的新工作时,同年,时晓曚在济南出生。那时,她俩的人生轨道还离得很远,淹没在茫茫人海中,各自前行。

两条平行线的转折交汇,发生在时晓曚18岁上大学要选专业那年,“对变化莫测天气的好奇,让她想探索大气里的奥秘”。随后她考入中国海洋大学,从本科读到博士毕业,2014年进入青岛市气象台成为一名预报员。

像时晓曚一样,青岛市气象台预报员中有多位博士,学霸们这样形容“难搞”的气象学:“涉及的学科大而全,数学、物理、化学都要精通。”

这是一份“看天吃饭”的工作,意味着老天爷不会给你“放飞自我”的时间,除去需要24小时值班,每个人需要随时备战。

橱柜上的洗漱用品

让时晓曚印象深刻的是2020年那场小珠山大火。那年4月23日下午两点半,预报值班电话铃声响起——是防火指挥部,通报黄岛区小珠山突发山火,他们正火速赶往现场,急需精准气象信息。

气候与遥感应用科马上进行着火点遥感监测,定位火点。抓住这一个点的方位,预报科未来每整小时甚至是半小时就要预测一次:风是什么方位的,降水怎样,特别要注意的是风向的转折点。灭火救援气象保障,最重要的就是风,着火点在南坡,什么时候转南风,什么时候风力加大,山区小地形对风场有什么影响……都需要精细化分析。

仅用了17分钟,第一份火点未来3小时天气预报服务材料就传到了防火指挥部。

接下来的几天,气象预报员们昼夜加班,有人在夜里定了半小时响一次的闹钟,生怕自己犯困耽误了预报。他们提供精准天气资料,使防火指挥部抓住了最有利的灭火时段,并提出了开辟珠山森林公园防火隔离带等重要建议。经过六天六夜,山火终于全部扑灭。

办公桌旁边就是休息的床

“六天里接了200多个电话。”时晓曚回忆几天里,大家接力服务,工作不分昼夜。从逐半小时到逐一小时、逐三小时预报,从风向转变到风力变化,并伴随降雨形势变化,150余份专报材料发送至前线指挥部,气象发挥了防灾减灾第一道防线的作用。

时晓曚在检测气象数据

被误差折磨的职业病

  几乎每个气象预报员都会做两个噩梦:一个是气象信息发不出去;另一个则是预报有雨没有下,或是预报晴天却下雨了。

9点钟会商结束,一位刚入职不久的同事走过来跟时晓曚悄悄说:“我昨晚做噩梦了,梦到气象信息没发出去。”

“这说明你已经进入状态了。”时晓曚轻声笑道。

在目前先进监测技术和智能模式算法的辅助下,天气预报的准确率可达92%~94%,已经是比较高的数值了,但余下的6%~8%误差,却成了折磨气象预报员的噩梦。

预报科里有同事曾讲起自己的一件趣事:在家休产假时,有天夜里仿佛听见下雨了,猛地就惊醒了,一下子坐起来,心想坏了,报了晴天呢。转头发现是孩子醒了,在旁边发出了声响,造成了错觉。

“我把气象预报员形容成‘戴镣铐的舞者’,既痛又快乐,就是这样。”凌艺总结道,“气象预报是最说不了假话和谎话的。为什么呢?当你报出明天的天气,立马老天爷就来给你验证,这个地球上生活在这个片区的所有的人都是你的见证者,都是你的裁判,如果你说错了,立马就会啪啪被打脸。”

气象预报非黑即白,泾渭分明,没有中间色。“就像体育运动比赛一样,你跑到终点,赢了就是赢了,输了就是输了,明明白白的。”

办公桌上的工作资料

然而,气象预报又是一个发展中的科学,它无限接近顶点,但永远到达不了顶点。所有的气象工作者都是攀登者,一直在向山顶努力。“就像跳高、跑步,到了一定的极限,一个人想提高0.1厘米,想提高0.1秒,都是很困难的。通俗的讲,就是瓶颈期。”

有一次上班路上,一位常在在伏龙山下摆摊的老人看见凌艺,问道:“你不是说今天有雨吗?”

“对啊,今天凌晨下了中雨啊。”凌艺回答。

“可是现在没下。你应该说明白,是晚上下雨,白天不下,要不我都差点没出来摆摊。”

这凌艺感慨道:“你看,我们认为预报水平一直在提高,但是老百姓还是觉得不够准确。这也是我们努力的一个动力。”为此,每一位气象预报员都没放弃精进自己的学术,各种中英文版的气象资料书籍摆满办公室的书架。就像凌艺,为了方便查阅英文资料,她工作之余的消遣方式是看英文小说。

互联网上有人归纳过一条“尖叫法则”,打个比方:大家期望你考90分,你考了100分;大家期望你考100分,你考了120分儿。但凌艺无奈地承认气象预测不行,永远达不到受众的预期,“如果你报了明天没有雨。第二天他正走在路上,被淋了,或者他晒的被子被淋了,他印象就特别深刻,就记住了。”

值班室正在进行会商

“再说气温,比如我们报的是29摄氏度,但是有人感觉是35摄氏度,为什么呢?因为我们温度是气象监测百叶箱里的温度,百叶箱有国际标准,要在离地两米高的位置上。但是老百姓感觉到的温度因时因地不一样,树荫里和太阳下暴晒的温度,马路上和草地上的温度,有风和没风的时候,气温都有差异。”

除去一些误解,和平常人口中“预报不准”的评判压力,即使是像凌艺这样的老预报员依然是“谈误差色变”,就像每天考试一样,考完都要和老天对答案,如果出现错误,“最深的谴责是来自预报员的内心。有退休的预报员就说过,报错的时候,真找个地缝钻进去。”

无限接近顶点的快乐

 岁岁年年如一日,同风云共舞,与天地对话,他们默默记录着点滴光阴中的风踪雨迹,默默体味着一份独特的责任与快乐……

凌艺的办公桌上贴着一张工作通知:“7月17日至7月30日,由值班制作2022青岛市南区首届上街里啤酒节服务专报(首席审核),前期滚动七天,后期滚动至31日。”

每年进入旅游旺季,像啤酒节这样大型活动就多起来,市气象台的任务也格外繁重,需要为这些活动做精细的气象预报。

凌艺办公桌的通知

有一年青岛国际啤酒节开幕式,要准时进行开桶环节,将啤酒灌满酒杯,向全世界干杯。头天晚上降雨量达到了250多毫米,啤酒节组委会需要确认的是,在干杯的那个瞬间,到底下不下雨?那天正赶上凌艺值班,“我们就盯着那个图,然后看出个空档来,正好有干杯空档期,立马把这个预测结果告诉了组委会。”

开幕式按计划进行,果然,干杯环节没有下雨。开幕式顺利进行完,大雨才落下来,与气象预报的时间段基本吻合。当时值班的预报员们在会商平台也跟着欢呼起来,“真是激动、高兴了。”

“当你报对了,别人用了,对他的工作、生活都带来了好处,你就觉得特别高兴。”

还有一次危机时刻,发生在2019年8月,第九号台风“利奇马”来势汹汹,路径却扑朔迷离,系统稍有差异就相差几十上百公里。作为资深的首席预报员,凌艺驻扎在办公室4天没回家,眼睛不眨地盯着屏幕,对比各家模式、分析历史个例,“气象监测数据输入电脑后,可选择的智能模式计算会有十几种,模式算法各有偏差,有可能平时总是预测很准的那个模式反而这时候会产生大误差,这就需要凭经验去修正数据,选择合适的模式计算方法。”

凌艺办公桌上的书

各家模式都认为台风会穿过鲁中北上,在经过3个小时的头脑风暴后,凌艺在全国指导预报的路径上画了一个问号,“我认为有极大可能性直奔青岛而来。”她坚定地提出异议。

8月10日8时0分,青岛市气象台发布台风黄色预警信号,其中明确预报“‘利奇马’将于11日中午前后进入黄海中部,11日傍晚到夜间在山东半岛南部沿海登陆”。8月11日晚,“利奇马”果然在黄岛登陆。

“凌首席是我们的‘台宝’。”时晓曚经常这样开玩笑,内心很是敬佩这位和自己妈妈同龄的前辈。实际上,身为后起之秀的时晓曚和科室里的同事们都逐渐成长为预报高手。针对青岛海雾频发,他们建立了全天海雾遥感监测系统,评估多源海雾遥感产品、持续进行海雾反演本地算法研究,该项技术成果通过了中国气象局中试基地成果转化认证,产品及时率高达99%。针对青岛大风和强对流天气,精细化团队的成员们研发出了多项业务落地产品,极大地支撑了青岛气象业务。

气象预报科做的气温数据汇总

时间不知不觉到了下午2点20分,青岛市气象会商按例准时开始,值班预报员们围坐一起,讨论着气象参数的变化,会议接近尾声时,桌台左手边的扩音器传来一声声回应:“853没意见”“943没意见”“849没意见”“855没意见”“842没意见”“851没意见”……这些呼号分别代表了崂山、黄岛、胶州、即墨、平度、莱西……而青岛市气象台代表的角色是“54857”,这是国家气象局的站点代号。

透过市气象台的玻璃窗户向外看,晴天的午后,云朵安逸地飘过,阳光如音符般跳动,室内大屏上的气象云图却是瞬息变幻,隐藏在这一切虚实场景后面的自然之力神秘莫测。如凌艺和时晓曚,是无数气象人的缩影,他们行走在风云之前追踪不懈,努力捕捉风云动向,为混沌不定的大气寻找一个无限接近确定的答案。

《风云变幻尽在掌握》

气象事业是科技型、基础性、先导性社会公益事业。在全球气候变暖背景下,我国极端天气气候事件增多增强,统筹发展和安全对防范气象灾害重大风险的要求越来越高,人民群众美好生活对气象服务保障的需求越来越多样。今年6月,国务院印发《气象高质量发展纲要(2022—2035年)》,明确要求加快我国推进气象现代化建设,积极构建科技领先、监测精密、预报精准、服务精细、人民满意的现代气象体系。纵览中国气象事业的发展,从昔日的百叶箱、探空气球,到如今的气象雷达、卫星组网,让风云变幻尽在掌握,青岛气象占有不可或缺的一席。

气球探空和手绘图

青岛是中国最早开展气象学科研究的城市之一,是中国近代气象事业的发祥地之一。据青岛市气象局相关资料记载,从1898年德国殖民当局在青岛开始气象观测起,饱经战乱的青岛气象曾度过了一段沧桑曲折的历程。直到1949年新中国成立后,青岛的气象事业才掀开了服务社会主义事业、服务人民大众的崭新历史篇章。

1956年开始向社会公开发布天气预报;1974年成为国家基本气象观测台站;1976年青岛市气象局成立……首席预报员凌艺于1987年进入青岛气象台工作,她回忆:“气象预报需要根据数据材料,气象观测有探空观测和地面观测。那时,探空观测站全国仅有百余个站,山东有3个站,分别是济南、青岛和威海成山头。”

在没有气象卫星、雷达等先进技术手段的年月里,探空气球就像一双“千里眼”,是气象观测的最佳手段。直至今天,探空气球仍是目前准确垂直感知天气的最好方式。在气象学中,垂直方向上气象要素的剧烈变化会引起近地面的天气变化,这种探测方式弥补了卫星只能从上面看云、雷达只能从下面看云、地面观测站只能观测地面数据的短板。如果把预报天气,看成是给天气看病,探空气球就是给大气层做了个垂直切片扫描。

“探空观测就是一天放三次气球:每天早、晚7时15分、凌晨1时15分各放一次气球,气球下面挂无线电发射仪器,监测不同高度、不同地点的温度、湿度、气压和风等数据,回传地面。”凌艺清楚记得,“这些数据都是以编码的形式发送出去,每天在办公室里就听到发报员滴滴滴的发报声。地面数据观测人员把这些数据填到一张天气图上,再把这张图给气象预报组,我们根据这些数据画出一张张气象图。画好一张图差不多需要20分钟的时间。”

而今,我们的探空观测手段早已多元化,飞机、火箭、卫星上都可以进行气象观测,它们成为气象员的“眼睛”和“耳朵”,构成庞大的观测网络,形成了海量数据库,为精确的气象预报提供基础信息。预报员结合这些数据,就能尽可能准确地对天气做出预判。

超级大脑无法替代

在气象预报科值班室的电脑屏幕上,会实时显示一体化平台的气象信息,气象预报科科长时晓曚介绍:“现在正在看的是高空图,高空图是天气图的一种,是计算机根据探空设备采集到的数据运算出来的。”类似的天气图有很多种,这些天气图还会定时更新,由机房内的计算机负责接收和计算。

凌艺坐在电脑前随时关注气候参数变化

实况气象资料作为初始数据,会输入到一些方程式里,通过计算机运算,产生不同的模式预报结果。“现在的模式以国家级运行为主,在中国气象局的机房里有先进的计算机运行系统,它们就像超级智能大脑,每天处理海量的数据信息。伴随着我国数值模式的不断进步,国产数值模式已经有了CMA-GFS、CMA-TYM、CMA-MESO、CMA-BJ、CMA-SH、CMA-GD等多种参考,同时我们还可以看欧洲、美国、德国、日本等外国的数值预报图,这些气象资料都是预报员们参考的重要数据。”一连串专业术语被时晓曚脱口而出。

有了气象智能模式,气象预报员不再需要手绘气象图了,大数据的智能应用促进了气象预测手段的一大进步,但这并不代表气象预测由机器运行就不需要人力了。虽然预报手段越来越先进,但手段再先进,天气总是未知的。

“尽管这些模式用的是同一个初始数据,但因为算法不同,侧重点不同,计算得出的数值是不同的。”凌艺介绍,不同的预报模式,可能会产生不同的预报结果,有的甚至是南辕北辙,“比如7月12日晚上的降水,有的模式预测最大的降雨出现在平度、莱西,有的模式预测最大的降雨出现在胶州、即墨。在同一个位置上,有的模式预测降雨量是四五十个毫米,有的模式预测降雨量是一两个毫米。那么,你怎么去做这个比较相对准确的预报?每天预报员们需要要把大量的资料进行人工分析订正,去伪存真。”

为了订正误差,每名预报员每天要看数百幅天气图,有高低空的,有云量变化的,有雷达反射的,有温湿度变化的……再要根据各种天气图反映出的变化,综合推测天气变化趋势,进行预报。

助“鲲龙”踏浪海天

走进青岛市气象台的会商大厅,有一面红底金边儿的锦旗特别醒目,上书十八个大字:铸重器,携手逐梦海天;系航空,共助鲲龙翱翔。

“鲲龙”是我国自主研制的大型灭火/水上救援水陆两栖飞机,2020年7月26日,在青岛团岛附近海域,在碧海蓝天的见证下,它驭风入海,踏浪腾空,成功实现海上首飞。这是加快建设制造强国和科技强国取得的又一个标志性成果,对提升我国综合国力、增强民族自信心和自豪感具有重要意义。“气象台接到市政府下达的气象保障需求时,离预定时间段只有区区十几天了,时间紧任务重。”青岛市气象台台长马艳回忆,得知能够参与这次任务,同事们的情绪瞬间澎湃起来。

值班室大屏的气象图

7月下旬的天气可谓瞬息万变,海上起降与内陆水面相比,海雾、海陆风等影响因素更为复杂,而为了测试飞机的不同性能,要对不同气象条件下的试飞进行精细化保障,这就要求气象部门洞察风起云涌的每一个变化,分析影响起降的每一个要素。

“我们每个整点都会收到探测保障中心来电告知的最新实况,首席预报员会立刻根据实况调整相关海域的预报,服务团队无缝隙进行对接、逐小时发送材料,大家协同配合。”虽然做好了充分准备,但马艳深知这次的任务更具有随机考验性,因为当时并没有被明确告知首飞的具体日期,所以每一天都像保障正式首飞一样全面备战、高度紧张。

终于,7月26日,消息传来:“鲲龙”9时28分在日照机场起飞,10时14分在团岛海域平稳着水,10时18分顺利完成海上首飞。“听闻喜讯,同事们欢欣鼓舞、倍感自豪。”中航通用飞机有限责任公司特地为青岛市气象台送来感谢信,这面锦旗也被郑重地挂在了会商大厅里。

作为青岛的气象工作者,这些“风云捕手”还有无数服务重大活动的高光时刻。

从2008年奥帆赛期间的气象服务保障,到2018年上合组织青岛峰会的气象服务,再到2019年中国人民海军成立70周年多国海军活动期间,提供精准预报,一次次的精准气象服务交出了一份份漂亮的答卷,换来了一面面标记荣誉的锦旗,如今它们已经铺满了青岛市气象台办公室的整面墙。

值班预报员的工作流程

没有惊天动地的事迹,没有叱咤风云的壮举,有的只是不厌其烦、精益求精地研判数据,做好观天测报。有一次青岛市气象台组织演讲比赛,一位预报员的话博得如雷掌声:“如果你是一滴水,你是否滋润了一寸土地?如果你是一线阳光,你是否照亮了一分黑暗?如果你是最小的一颗螺丝钉,你是否永远坚守你生活的岗位?——这是雷锋日记中的一段话。这个螺丝钉,是你,是他,是我,是我们,是每个岗位上兢兢业业工作的劳动者。”

如今的青岛市气象台矗立在气象万千的伏龙山顶,绿荫掩映下,它日夜仰首瞰风云星空,躬身为脚下的城市筑起防灾减灾的第一道防线。历史长河中,它与它的开拓者们始终坚守,这如磐石般永恒的使命。