浅议气象预报误差及应用决策

【摘要】在气象服务工作实际中，我们发现，非专业气象人员对于气象预报(包括天气预报、气候预报等)之误差的理解还不够正确，并影响其应用气象预报的正确决策。那么我们到底该如何理解气象预报误差并合理决策应用呢？本文作者将对此进行介绍。

【关键词】气象预报；误差；应用决策

中图分类号：P4文献标识码：A 文章编号：

一、造成气象预报误差的原因分析

1.1 大气理论误差原因

大气运动除了遵循能量、质量守恒等守恒定律外，影响因素复杂多样，主要有：动力因素(地球引力、气压梯度力、摩擦力、惯性离心力、地转偏向力等)、热力因素(太阳、地球表面和地球大气之间的的热量(或能量)传输对大气运动的影响)和流体力学因素(流动性、黏滞性、湍流性、连续性等)。还有如生物圈、岩石圈、水圈、冰雪圈等对大圈的影响，以及太阳、月亮等星体对大气运动的影响等。对这些影响因素而言，有一些作用机制是清楚的，有一些是不清楚的；有

一些机制是线性的，有一些机制是非线性的，从而导致大气科学理论存在误差。

1.2 大气观测误差

大气观测误差主要是观测数据时空分辨率不够。完整的立体式观测，每天只有两次，早晨8时和傍晚20时，空间间隔400 km左右；对于海洋、高原无人区的观测极少。而典型的雷雨过程发生在不到l h的200 km范围内。其次是数据自身存在误差。气象卫星云图、多普勒气象雷达、自动气象观测站等装备弥补了人工观测的不足，观测覆盖率比以前增大许多，但这些新增数据在转为统一的定量数据过程中还带有一定的误差。

1.3 预报方法造成的误差

（1）数值预报误差。数值预报是现在最先进、基础性的确定论预报方法，它把影响大气运动的主要因素，表述成非线性数学物理方程，用每秒上亿次计算机求出定解。其误差主要来源于模式简化误差、计算方案误差及初始误差的积累等。

（2）天气学预报误差。天气学预报是最传统的方法，是预报员根据窄中和地面实况。分析总结出物理机制和规律，并用这些规律外推天气变化的可能方向，是预报员理解大气运动和天气现象之间关系的最好方法，是人脑的定性计算。其误差主要来源于预报员在推理过程中常常难以做到完全、合理地估计到所有影响因素的权重。

（3）统计预报误差。统计预报是用统计方法建立预报对象和众多影响因素之间的概率统计、回归定量、相似选择等确定性或概率性预报规则。可借助电脑处理大批量数据，应用非常广泛。误差主要与统计方法或规则有关。

（4）云图预报误差。卫星云图是大气动力、热力和流体力学变化现象的反映。其误差主要来源于中、低云混合识别误差和云图本身的表象性、非动力特征。

（5）雷达预报误差。雷达预报是用人工制造电磁波主动探测大气中的云体，得到大云滴、雨滴的回波强度、径向速度等数据。其误差主要源于雷达杂波、距离折叠和速度退模糊等硬、软件设计误差。

（6）经验预报误差。经验预报是预报员在实践过程中能动地总结出一些有用的、直观的天气规律，在特定场合会起到很好的作用，当经过系统性分析后可上升为理论知识。其误差来源于经验自身的缺陷，即特定性、定性性和积累性等。

当然，造成误差的原因还有其他一些，如集体决策造成的误差，相关人员个人业务素质存在问题造成的误差等，在这里作者就不一一赘述。

二、正确应用气象预报的前提

2.1 信任现在气象预报水平

以某地区气象台短期天气预报准确率而言，假设该地区24h晴雨(有无降水)预报准确率平均在85％，24h最高、最低温度准确率在75％，比十几年前有了质的提高，因此我们在没有其他更好的方法去预测天气时，气象预报确实也是最好的选择，并且随着技术的不断进步，气象预报的水平也将不断提升、

2.2 正确了解气象术语

尽管气象预报在时已经考虑了用户的易懂易用性，但因为气象预报是相对精确的科学。有关用语不可避免仍然要带有专业色彩，了解这些术语可以防止用户错用气象预报信息。

2.3 了解更多的气象信息

由于气象预报途径、时间和内容有限，导致大多数公众并不能及时、全面了解所有气象信息。如目前还没有高频率插播气象信息的广播、电视台，从而造成公众了解气象信息不全面等。

三、应用气象预报的简单二元决策方法

所谓简单二元决策方法，即气象预报有或无，用户是用或不用该信息。下面作者举例说明简单二元决策方法是如何应用的。

例1：一个可以估计损失的案例：某农家有温室小拱棚用来种菜卖菜，气象台上午大风降温消息，说夜间到明天白天有大风、小雪天气、降温6度。问是否采取防护加固措施？（设防护加固花费500元，没有采取防护而出现灾天的直接损失5000元）。其不同情况下的经济收益如下表所示：

决策方法：大风指阵风≥8 级或全天平均风力≥6级，一般的温室小拱棚连阵风7级都不能抗住；积雪会对塑料产生压力，根据雪压公式P=h ×ρ(注：P为雪压，h为雪深，ρ为密度，ρ=120kg/m3),厚2cm的积雪，每平方米有2.40kg的雪压；降温 6度时，被掀开的温室小拱棚内的蔬菜会被冻坏。气象台一般不会轻易灾害性天气预警信息，如果发了则出现的可能性很大（﹥80%），由上表可见，只要不防护的最大损失费高于防护费，采取防护加固的经济收益都会是最大的，因此应当采取防护措施。

例 2：常用气象预报的平均经济效益：某街头小吃业主，每天夜间准备食物，次日白天上街去卖，晴天（不下雨）平均收入120元（多准备，成本 60元），雨天平均收入60元（少准备，成本30元），如果不听气象预报，平均每夜按成本费45元准备。问该业主是否需要应用气象预报来安排生产？（假设该地区年降水日概率33%，晴雨预报准确率85%）

决策方法：①由题知，理想情况下（晴天做晴天准备，雨天做雨天准备），净收入是成本的一倍。假设该业主不用气象预报，每天都按45元成本准备，则晴天少赚120-90-（60- 45）=15 元，雨天多花成本费45-30=15元，则全年少赚 365×0.67×15+365×0.33×15=5475元。②如果业主依晴雨预报安排，天气报错的概率为15%，1年有365×0.15≈56 天出错，并设晴雨报错的概率相同，则这其中有28天晴天报成雨天，每天少赚120-60=60元，28天雨天报成晴天，每天少赚60-60=0元，累计少赚60×28+0×28=1680元，和①相差3795元。

由上计算，依气象预报安排生产比不依气象预报一年多收入3795 元。实际上就是晴雨预报准确率低到60%，依气象预报决策的收入也是最高的。

参考文献

1. 梁碧玲.何宇华.李新硕：气象预警信息分发系统建设与应用[J].气象研究与应用，2007,28(z2)

2.中国气象局天气司：气象服务经济学研究[M].北京：气象出版社，1994

3.周毅，候志明，刘宇迪：数值天气预报基础[M].北京：气象出版社，2003

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。