浙江
一项最新研究表明，在理想条件下，大气层保留的信息足以让天气在未来约129天内保持理论上的可预测性。自20世纪50年代数值天气预报出现以来，气象学家们一直在探索这样一个问题：哪怕预报员能够完美掌握大气状况，天气预报在未来到底能看多远？近日，发表在《大气科学进展》上的一篇研究论文给出了理论上的答案：在理想状况下，这个最终极限大约是129天。
过去为了确定这一界限，科研人员通常会观察当前预报中的微小误差如何随着预报周期的延长而被放大。然而，该研究的领衔作者、迈阿密大学及美国国家海洋和大气管理局（NOAA）海洋与大气合作研究所的气候学家张伟博士指出，这种传统方法存在明显的盲区，因为科学界目前并不清楚比当前预报误差更小的误差究竟会如何演变。他表示，在缺乏相关观测、理论或建模经验的情况下，如果不加以证实就妄称能够进行极长期的精准预报是不科学的，这也导致过去试图确立精确天气预测极限的努力始终充满不确定性。
为了打破僵局，张伟博士与共同作者、近期从NOAA退休的佐尔坦·托特博士采用了一种截然不同的全新视角来重新审视天气可预测性问题。他们首先设定了一个理想化的问题模型：假设大气的初始状态被极其精确地掌握，且控制大气的物理定律和所有未来的宏观边界条件也均为人所知，在这些假设之下，究竟是什么因素最终会阻碍完美的天气预报无限期地延续下去？
研究团队没有选择追踪预报误差，而是将目光转向了大气的能量。他们推断，如果初始条件和动态过程都被完美知晓，那么关于初始状态的信息应当会被完整保留，从而使真实的大气状态得以无限期预测。但是，系统中始终存在一个无法消除的未知变量：太阳辐射中不断到达的光子所具有的未知量子尺度相位。
研究人员进一步分析了太阳能如何在大气系统中传递。由于入射辐射最终为大气运动提供动力，并最终影响到每一个分子，这些光子所附带的不确定性必然会逐渐在整个大气中蔓延开来。他们认为，一旦发生这种情况，大气就会完全丢失其完美初始状态所携带的信息。研究团队将这一临界阈值描述为“能量周转点”，超过这个界限，内部天气的预测就变得彻底不可能。
通过对大气总能量、入射太阳能以及这些物理量观测不确定性的估算，研究人员计算出内部可预测性的极限值为129天（误差在正负7天左右）。目前，人类切实有效的天气预报期限大约为14天，这表明理论上的预测天花板距离我们目前的能力还有极大的空间。
不过，在这延长的预测期内，预报的效力并不会始终保持在同一水平。研究人员估计，这额外延长的预报时间中，大约只有一半能够代表当前预报技能的有意义延伸，而剩余的时间段能提供的信息将变得越来越边缘化。举例来说，在理想条件下，目前5天天气预报所能达到的准确度理论上可以一直延长至约62天，但在此之后，预报系统只能提供低置信度的参考指导。
目前，张伟博士及其研究团队正在开发独立的估算方法以测试这一新提出的极限值。如果这些独立方法能够支持当前的研究结果，那么这个129天的结论不仅将确立天气预报的理论边界，更将成为衡量未来气象预测科学还能取得多大进步的重要基准。
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