自动气象站数量、密度世界第一：赶超欧美，中国花了40年
讲者 | 卞 赟（中国气象局气象工程师）
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非常荣幸，今天能够有机会与大家聊一聊气象学的话题。
从屏幕上，大家已经看到了，我的头条号叫天师卡赞，但是刚才毕导介绍我是卞（biàn）赟（yūn），这是为什么呢？
快递员、外卖小哥……所有跟我接触的人看到我的名字以后，都念成右边这个样子。（笑声）特别是有一次，在我们世界气象日的活动中，所有的小朋友都这样念……后来我想了想，为了科学的传播，我做一点牺牲吧！于是，我的名字就变成了卡赞。
我介绍一下我自己，我是卞赟，来自中国气象局，是一名气象工程师。我自己主要工作是气象编审。
什么是气象编审？大家看这样一条新闻，前不久北京经历一次冷空气的时候，光明网小编写的标题，气温下降46度，局地下降68度。
我想请问一下大家，你们有没有经历过这样的天气？
其实，他就是犯了一个很小的错误，我们本来写的是“气温下降4-6度，局地下降6-8度”，结果他把“-”去掉了。这就会造成一个很严重的恐慌，当时这条新闻的被转载率非常高。然后我就去给他洗锅，没有办法。
当然，我们做气象编审的工作，被大家问得最多的一个问题，就是“天气预报为什么不准？”是不是说出了在座各位的心声？
那么今天我们就聊一聊为什么，跟大家想象中有什么差距。
天气预报：用数学的方法来算天
首先，我说一说天气预报是什么。
我读大学的时候，在学校门口理发，理发小哥跟我说，我觉得学气象学的人一定长得帅，口才好，特别能背书。我问为什么，他说，因为我觉得气象学是一门文科。很不幸，气象学是一门理科。我跟毕导都属于理工男那类人。
（上图）右边这两张图是我们日常工作中经常遇到的产品图。什么是气象学，其实本质上来说，气象学就是搜集大量的气象数据，比如说气温、气压、空气湿度、风速、风向等等这些数据，搜集回来以后，利用数学的方法去解一个方程，来求解未来天气到底是怎样的一件事情。
那么问题来了，如何收集大量天气数据？
这件事情听起来好像是两句话就可以解释清楚的，但实际上做起来却是非常复杂的一件事情。它应该分为三个方面，第一块，如何搜集这些数据，我们先看一个短片吧。
（播放视频）
好，刚才我们看了一个短片，其实就是介绍一下气象卫星。
气象卫星就像我们在太空安插着观察地球大气变化的一双眼睛，一共八颗卫星，主要分为两类，一种是极轨卫星，一种是静止卫星。极轨卫星离地球更近，它看得更清楚，但是对于某一个地方，一天只能观察两次。静止卫星，静止在地球上方的某一个位置，可以全天候24小时不间断观测，但是离地球比较远一些。这些年我们在气象卫星上下了很多力气，拍摄能力提高得非常快。
这张图是极轨卫星，左边就是刚才提到的比较老的星“风云一号a星”拍摄的图片，像什么呢？像大家玩过的红白游戏机，超级马里奥这种，颗粒感非常强烈，并不是很清楚。到现在，最新一颗风云三号d星拍摄雷州半岛的时候，它的海岸线、植被的情况，以及海水的样态就非常清晰了。
那么对于静止卫星，大家就更熟悉了。
像风云二号早期的时候基本上只能看到中国大陆白茫茫的一片，因为它只能扫描一个平面；到风云四号静止卫星的时候，不仅是平面上覆盖区域广、拍摄非常清晰，还可以同时对大气的垂直方向做一个ct，也就是对于不同层级，我们都可以了解得非常清楚。在一个固定体系当中，通过的水气通量能判断清楚的话，我们就能更清楚地天气的变化。
右边这张图，大家有没有觉得非常熟悉？这就是微信的开机屏。
在风云四号发射成功之前，我们一直用的美国卫星拍摄的图。到后来就替换了这张图，也是证明了我国气象卫星的实力在不断提升。
除了我刚才提到的，太空中有无数的眼在观察我们地球大气的变化，在地面上，我们也做了很多工作。
这三张图大家知道分别是什么吗？第一张图是百叶箱，中间像九寸钉耙一样的是低温器，测地表的温度和湿度，这是我们过去常说的人工观测。
我们国家解放初期的时候，全国所有的气象站不足百个，而且只是在中大型的城市，像北京、上海、南京等等大城市才有这样好的气象站。但是到现在，也就是2018年底的时候，我们国家已经拥有了6万多个自动气象站，覆盖95.6%的乡镇，数量、密度达到世界第一的位置。
什么是自动站？就是右边这张图，这个站架在那里，就可以自动观测、监测与数据的传输，不需要人操作。这有什么好处呢？有一次，我去青海，在可可西里无人区，我们安装自动站经历了几天的时间，非常辛苦，因为要自备干粮、水分。很难想像，我们再安排气象人员在那样艰苦的环境中去观测。
正式有这种自动站的技术以后，我们现在在全国都已经铺开了，可以获得更多、更详尽的气象数据。
如果手算，至少需要100个人算半个月
才能知道明天的天气是怎样的
刚才我聊的是如何搜集这些数据，那么数据搜集来了以后，我们该怎么办呢？
这就进入到关键问题，计算结果，也就是我刚才说的解方程的过程。不知道在座的各位，在学生时期是怎样理解方程的。其实气象方程大概是这个样子，我刚才也强调了，我们地面有这么多观测站，它的隔点越密，获取数据就越详细，对计算的要求更高，需要参与的参量和变量更多，因此其实就是个方程套方程的过程。
这张图左边是我简单列举的动力方程，右边是我当年记下的笔记。计算出一个天气预报的结果是非常难的。难到什么程度？如果以现在我们得到天气预报的标准来看的话，如果想计算，至少需要有一百个人算半个月才能得到明天的天气是什么样子。半个月之后的话，那只能废纸摘要，没有太多的意义。
但是现在计算机很牛，算这个东西大概只要几秒钟的时间。我列举了一下，我们高性能计算机发展的一个历史，到现在的时候，我们使用新一代计算系统“派-曙光”计算能够达到八千多万亿次浮点的运算，能力是非常强大，在过去是很难想像的。
所以我们现在非常荣幸，我们气象系统一直使用着我们国家最先进的一批高性能计算机。因此我们中国气象局高性能计算机系统总体规模已经达到世界第三，仅次于英国和日本。但是我想说一句，我们其实非常了不起，英国和日本因为国土面积比较小，计算体量比较小，而我们有960万平方公里，达到这个成绩非常不容易。
我国现在晴雨预报准确率达87%以上
最后得出一个结论，我们我们国家现在的晴雨预报准确率达到87%以上。
大家平时的时候通过手机和互联网各种方式捕捉到的天气预报，在72小时也就是三天之内的预报准确率，是非常高的。
当然了，87%之后，还有13%的不准。这13%的不准从哪里来的？
其实有这么两方面，一个是地面的变量，就是我们经常说的下垫面的影响。如果是广袤的平原，没有动物和人以及其他任何的东西，我们去计算天气情况的时候，相对是比较简单的。但是地表是复杂的，有山川、河流，对大气环流都是有影响的。我们要模拟地表面去建模，本身就是很困难的事。
更可怕的是，还有一个可怕的物种，就是人类。其实我们自己每天就在大量排放各种各样的气体，各种各样的污染到空气当中，造成了多少人量的排放，多少污染物的排放，是很难去把控的。在这个时候，准确预测天气的难度，在无形中加入了很多的变量。我们刚才看到方程，又需要列出很多的方程，填补进去，这个难度很大。
另外就是时间变量，就是说，当这些不确定性因素不断地叠加，短期内无限接近正确值，时间长了以后，衰减会非常厉害。
所以，我们平时看天气预报，三天之内很准，一周我们就大概看看趋势。
刚才两个方面我们都讲完了，那么天气预报是不是就百分之百ok呢？
公众对气象的认知还远不及世界发达国家水平
其实还有一方面，就是需要引导公众对于气象这一门自然科学的认知，我们国家和发达国家还是有差距的。
举个例子，比如像美国，是龙卷风之乡。大家都知道，美国龙卷风非常多，美国对于龙卷风的预报能力很有限，准确率也就10%-20%的水平。但是公众收到龙卷风预报预警的时候，他们会第一时间躲入地窖去躲避，预警解除以后就出来了。至于这个龙卷风是不是真的出现，他们并不是特别在乎，因为在地窖里面可以好吃好喝。
在中国是什么情况呢？我们说明天要暴雨，停课，大家都回去休息了，结果第二天可能降雨没有出现得那么强，第三天这个市长可能就要找气象局问责了。“你们报告到底什么东西，到底准不准”，整个舆论就开始铺天盖地地说气象局撒谎。
所以说，我们公众对灾害的认知并不强。
比如前一段时间我们经历过的台风山竹，大家对台风山竹认识不够强，各种耍酷、搞笑言论也都有，实际上山竹威力非常强。有一个名词大家可能都听过，叫“侏罗纪深圳”，就是整个深圳市的树都被刮倒了，上班的路根本走不了，但是大家之前并不在意这件事情，这就是认知的差异。
卡赞：“我有责任成为一名追风者”
于是我觉得自己有责任去干一件事情，就是成为一名追风者，用我的肉体去帮大家体验风雨。我人生中经历过最强的台风，是菲特，它当时登陆福建最北端。这是当时我在风雨中拍的一张照片，比较惨。
当然我们追风肯定要专业一些，带一些装备。
我今天也带了一个装备。就是我手中的测风仪，能在风经过以后录得风速，也能捕获其他气象要素，比如温度、湿度。
我当时就是拿着这个仪器，录的39秒米的风力。不知道大家对这个东西有没有概念，很多朋友见过风力等级表，最大是12级，陆地上很少见，后面是这么一句备注。39秒米比这个还要大，达到13级。我当时怎么录的呢？背后是墙，这只手伸到外面，这样录的。因为我人已经被这个风吹得，顶在墙上动不了，我没有被吹走已经算是幸运的了。所以说追风这个经历让我深深明白了这个灾害的影响，通过电视屏幕也让更多人了解到这种灾害的危险性。
这里我展示了一些我的装备，上面是冲锋衣，下面是短裤，那个是凉鞋，在那个风雨中我的内裤湿透了只需要一分钟。
跟死神擦肩而过的故事
这个故事还是因为那个台风“菲特”。
当时我在做一个电视的直播，我是迎风面，摄像师是背风。当时像这么大的铁皮物从远处飞过来，我下意识把摄像师掰开，这个东西劈到旁边这个树，树大概这么粗，直接劈断了。这个东西要是劈到我俩身上，我俩估计完蛋了！
但是我当时并不以为然，第二天台风消退了以后，我们出门才发现，整个苍南县都全淹了，大部分的树都折断了。在风雨当中多待一段时间，一块铁皮不行，来十块，来一百块，我估计我也完蛋了。
刚才提到的台风“菲特”最后被除名了，很多朋友会说，这台风影响这么强，为什么会被除名呢？其实，除名这个概念是指这个台风影响非常大，受灾非常严重，我们就把它除名，用来特指那一年的台风，引起公众们的重视，以及对台风防灾减灾的注意力。
除名这个概念怎么来的呢？因为有14个国家和地区是台风委员会的成员，每个地方提供10个名字，列出来140个台风名字的表，轮流往下走，所以说有的台风名字过了五六年又出现了，是这个名字在循环用。
在气象领域，中国是“发达国家”
当然很遗憾，什么时候给台风命名，什么时候标号，这个权利掌握在日本人手中，因为我们当时科技水平不如人家。当然这些年，我们台风预报水平不断提升，误差率已经低于70公里，已经达到世界先进水平。同时提前三天预警，过去在六七十年代，一个台风过来，在我国东南沿海会死几千人，现在很多台风来了基本上是零死亡率，所有的船只和人员都会得到安全的处置。
包括前面提到的气象卫星，像台风的监测，包括我们自身预报的水平都在提升。现在，我们已经开始领导世界上其他的国家，有93个国家和地区，100多个行业，2000多家用户都在使用我们的数据，来为自己提供服务。
在2017年5月份，我们中国气象局，也被认定为世界气象中心，这是非常了不起的成就。因为在发展中国家里面，我们是唯一一个拥有这个称号的。也许在别的领域里，我们和发达国家有很大的差距，但至少在气象领域里，我们已经和发达国家在一个横列当中。
回顾一下我刚才说的内容，就是三个方面，收集数据、计算数据，以及公众的科学认知。
是不是做完这三个方面就已经ok了？其实远远没有，新的挑战还有很多，特别像现在气候变化的影响，对于我们社会公众来说非常大。比如说全球在变暖，冰川在消融，海平面在上升，另外极端天气气候事件越来越多，比如暴雨、台风频发，受灾的强度越来越大，像很多人吐槽为什么北京不下雪。
所以，这些东西对于我们来说都是挑战，我们自身要不断修炼内功，不断努力提高自身的预告技术，目的还是为了更好地保护咱们大家的生活。
回到刚才主持人介绍的那句话，纵然天有不测风云，不会因为天气影响生活和您的计划。谢谢大家。
制版编辑 | 皮皮鱼
