2010年,在经历了年初西南地区历史罕见的特大干旱之后,我国江南华南又迎来了连续14轮强降雨,南方高温热浪来势汹汹。也是在这一年,年降水量、夏季气温、高温日数等气候极端事件均创本世纪以来之最。这些都引起了人们对气候的特别关注,气候预测能否像天气预报一样准确?未来气候是变冷还是变暖?我们能否提前知道未来气候的变化?
我国是世界上较早开展短期气候预测业务和科研的国家之一。我国老一辈气象专家们从上个世纪50年代开始,就致力于短期气候预测(当时被称为长期天气预报)的研究和业务实践,最初的研究主要依赖统计方法;80年代开始,随着大型计算机的应用,专家们开始运用计算机进行运算求解,模拟气候系统演变,即运用动力气候模式开展气候的预测研究。
据国家气候中心张培群研究员介绍,目前,我国短期气候预测业务的内容从时间尺度上,包括每月气候预测、以汛期为主的季节气候预测和年度气候预测(包含多个季节);从预测要素上,包括月、季节的降水和气温趋势、月冷空气趋势、台风趋势预测等。经过近十几年的发展,我国短期气候预测业务正逐步完善,气候预测的平均准确率达到65%左右。
“气候预测与天气预报不同,由于它所预测内容的特殊性,它并不直接对社会公众发布,而主要提供给政府决策部门。”张培群说,“比如,我们所预测的汛期或其他季节降水总趋势——是北方旱还是南方旱,主要洪涝区在哪里,长江流域的梅雨强不强,华北雨季明显不明显等预测结果,主要提供给各级防灾减灾的决策者和有关部门,以便提早为防汛抗旱做准备。”
尽管可以对气候趋势进行预测,而且有时预测的结果还比较准确,但专家也坦言,气候预测仍是世界性难题,全世界的总体水平都不高。我国气候预测业务,相对于国家需求与国际先进水平,仍存在较大差距。
这主要是因为气候预测涉及到大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈和人类活动等多方面复杂因素。专家举例说,假设,我们想预测今年夏天我国长江流域会不会有洪涝灾害,首先要对气候的历史信息进行深入分析,对洪涝灾害的规律有充分的掌握。这些资料包括海洋、陆地、大气等的特征描述,如降水、温度、土壤湿度等关键要素,还包括厄尔尼诺事件、季风活动等关键过程。这些气候资料一般至少要30年,以保证有足够多的参考个例。
其次要对气候系统当前的状况和近期的演变要有足够的了解。早期的大气科学家有一个形象的比喻:一只小小的蝴蝶在巴西上空扇动翅膀,可能引起一个月后美国得克萨斯州的一场风暴。这就是著名的“蝴蝶效应”。它说明了气候系统对于微小扰动的极端敏感性。如果我们甚至不能准确把握一些关键因素看似微小的扰动,那么对气候趋势未来的变化就难以做到准确预测。
今天,我们拥有遍布全球的大气、陆地和海洋等观测站点,每天提供海量气象资料,气象卫星和海洋卫星24小时不间断地发回云图,整个气候观测系统正在逐渐完善,这些都为我们准确把握气候当前状况提供了条件。“但是,动力气候模式仅是真实气候系统的一种近似,并非完全准确的理想描述。而且观测资料也都存在不同程度的误差,它们之间甚至存在着明显的不协调。因此在运用动力气候模式进行气候预测时,通常我们保留主要因素,忽略次要因素。而那些被忽略的次要因素,也很有可能对预测的结果产生重大影响。所以时至今日,准确的预测气候仍然是一道难解的谜题。对于我国来说,气候预测的困难更大。我国受到青藏高原这一世界最高地形的影响,极大地增加了我国气候预测的复杂性。”张培群说。