北京
本文转自：人民日报
乔方利
近期，《自然》旗下《通讯—地球与环境》期刊发表了一项由中、美、欧团队合作完成的台风预报重要成果。该研究的核心是创建了首个大气—海洋—海浪完整耦合的第三代台风预报模式。5年预报检验结果显示，该模式提前3天预报台风最大强度的误差，较同期多国业务化预报系统平均降低82%，预报误差从18.8米/秒降至3.3米/秒。这项突破令人振奋，却也凸显一个现实：长期以来台风预报是全球气象领域极难攻克的堡垒。
台风起源于海洋，表现为大气中的大风与强降雨。它还伴随着海洋中的巨浪和沿岸风暴潮等，是世界上最具破坏力的自然现象之一。台风预报包括路径和强度两个核心指标。路径决定了台风影响的具体区域，强度则决定了破坏力的大小。过去近40年，全球台风路径预报精度提升了50%至60%，但强度预报进展却比较缓慢。台风为何如此难以预测？
首先，台风是一个典型的“混沌系统”。海温、湿度、高空风场、副热带高压、季风、洋流乃至地形以及海洋表面摩擦，任何一个因素的细微变化，都可能在后续演变中不断放大，最终影响台风的移动路径和强度——这就是人们常说的“蝴蝶效应”。因此，越接近当前时刻几个小时内的短期临近预报，精度就相对准确；而对于防灾减灾更为重要的提前三五天预报，气象机构往往只能给出可能的移动趋势和强度估计，再根据新的观测资料不断修正，预报误差会随着预报时间变长而增加。
其次，台风路径的“变数”来自复杂的大气环流系统博弈。台风的移动方向和速度取决于引导气流，副热带高压、东亚季风、西风槽等又随时随地可能影响引导气流。当这些“推手”各自发力、方向相异时，台风就可能突然转向、减速甚至停滞打转。两个或多个台风靠近时，还会产生“藤原效应”，相互牵制使各自路径大幅摆动。
第三，台风强度会受多种因素影响产生突变。台风内核如同风暴的“心脏”，外部的能量供给和内部结构的突然变化，可导致其强度在数小时内骤升或骤降。同时，台风内核处于强对流、强降水和大风与巨浪环境中，现有卫星、飞机和雷达等观测手段仍难以持续、完整、准确地获取台风内部精细结构。
第四，海洋对台风的影响长期被低估。台风发生在海洋上，海洋是台风成长的“发动机”。20世纪50年代末，欧美及苏联开始建立第一代台风预报模式，但仅仅考虑大气，海洋温度被人为设定为固定不变，导致预报的弱台风偏强、强台风偏弱。本世纪初，发达国家开始将海洋与大气耦合的第二代台风预报模式纳入业务模式体系，考虑了海洋反馈，弱台风的强度预报有所改善，但强台风预报误差却变得更大。
为什么会出现这种反差？一个重要的因素就是海浪。1991年，诺贝尔物理学奖得主、德国物理海洋学家克劳斯·哈塞尔曼提出“海浪可能在海洋与大气交换中发挥重要作用”的猜想。围绕这一猜想，多国学者持续攻关。我国学者取得3项原创性理论突破：一是发现海浪可以产生很强的湍流，其混合搅拌作用把海洋次表层的冷水翻卷到海洋表面，海洋表面温度变冷，会降低海洋与大气之间的热量交换；二是发现海浪及其破碎产生的飞沫使大气可以更顺滑地在海面运动，通过减少摩擦阻力，台风会变得更强；三是海浪飞沫会携带海水的温度进入大气中，增加了海洋向大气的热量输送，使得台风变强。
基于这些理论突破，中国学者在国际上率先构建了充分考虑海浪对台风反馈作用的第三代台风预报模式，并组建了中、美、欧国际合作团队，对2020—2024年西北太平洋所有经历快速增强的37个强台风进行检验。结果显示，新模式精准破解了台风快速增强预报这一国际难题，具备业务推广基础。
从海浪理论的突破，到三代台风预报模式的迭代，再到人工智能的加入，人类对台风的认知正在从“知其然”走向“知其所以然”。在人工智能时代，台风预报的终极挑战，不只是算力和算法的竞赛，更是对自然规律理解深度的较量，基础研究突破发挥着不可替代的作用。在全球气候变暖、极端天气频发的今天，没有任何一个国家能独自应对台风的威胁。唯有加强国际合作与成果共享，才能编织起更加细密可靠的全球气象预警网。
（作者为自然资源部第一海洋研究所研究员）
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