歐洲人在風暴預測方面比美國人更勝一籌嗎?

歐洲和美國的模型經常對天氣和風暴路徑做出不同的預測,包括颶風“華金”。以下是原因

一名男子在科尼島的木板路上行走,當時正下著雨,海面波濤洶湧,颶風“華金”於 2015 年 10 月 3 日逼近紐約市布魯克林區東北部。

隨著颶風“華金”今天在大西洋上增強風力,氣象學家們趕緊弄清楚它接下來的走向,讓我們其餘的人都困惑不解。這場目前正在肆虐巴哈馬群島的風暴會轉向西並沿美國東海岸登陸,還是會轉向東並遠離我們?這兩種預測今天都發布了。美國全球預報系統 (GFS) 預測風暴將登陸美國,而歐洲中期天氣預報中心 (ECMWF) 預計“華金”將完全避開東海岸。與此同時,颶風在薩菲爾-辛普森等級中從 3 級升至 4 級,風速達到約 125 英里/小時。

預測“華金”路徑出現差異的主要原因是風暴東北部正在形成的低壓槽。美國模型預測,該低壓槽將把風暴拉向美國東部海岸線。另一方面,歐洲模型預測颶風將在稍後的時間點與低壓系統相互作用,使“華金”能夠避開並彎曲出海。

美國和歐洲的模型以前也曾意見不一致。2012 年,美國 GFS 預測颶風“桑迪”將在大洋上消散。歐洲模型預測了一個更令人擔憂的情況:風暴將轉向西並襲擊東海岸。可悲的是,歐洲人是對的。“桑迪”襲擊了東海岸地區,造成至少 233 人死亡和 750 億美元的損失。


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總的來說,氣象學家和其他科學家的共識是,歐洲模型在總體天氣預報方面更好。“當您專門談論颶風路徑時,如果您回顧過去三年,美國和歐洲的模型表現幾乎相同,”The Weather Underground 的聯合創始人兼氣象學主任 Jeff Masters 說。但是,當您更廣泛地審視全球範圍內的天氣預報,例如冷鋒和陣雨時,歐洲模型顯然更優越。” 還有一些備受矚目的案例,例如“桑迪”,歐洲團隊做出的預測比美國 GFS 更準確。兩種方法之間的主要區別在於資料模擬、計算能力以及各自使用的底層物理學。

為了執行這些天氣路徑模型,科學家們首先從各種來源(包括船舶、氣球和衛星)收集關於大氣層的資訊。然後,使用模擬,資料點被打包到網格上,本質上建立了大氣層的三維描述。“[歐洲人]在這方面做得更好,因為他們的模擬系統更好,而且他們使用的資料比我們多,”華盛頓大學大氣科學教授 Cliff Mass 說。

歐洲系統還利用了更多的計算能力,這使得模型能夠在更精細的網格上執行,從而實現更高的解析度和更好的預報。另一個重要組成部分是用於確定雲的不同物理特性的底層物理學。在這方面,歐洲中心也做得更好。

除了以儘可能高的解析度執行模型以獲得最準確的預報外,科學家們還進行一種稱為集合模型的研究,這使他們能夠確定其預測的準確性和一致性。為此,他們在略低的解析度下在不同的假設條件下執行模擬,以確定預報中存在哪些不確定性。歐洲系統執行 50 個這樣的迴圈,而美國 GFS 僅執行 20 個。在星期三(9 月 30 日),在 50 個歐洲集合預報中只有 10 個預測颶風將襲擊美國,而在 20 個美國集合預報中也有 10 個做出了相同的預測。

ECMWF 的優勢很大程度上歸因於歐洲願意投資軟體和計算機。“歐洲人只是投入了更多的人力和資金,”Masters 說。“因此他們獲得了更好的結果。” 相比之下,美國在很大程度上仍然是被動應對——現在正在努力升級計算能力和改進資料模擬系統,但我們的準確性仍然落後。早在 2006 年,在颶風“卡特里娜”過後的破壞之後,國家科學委員會呼籲每年增加 3 億美元的颶風研究經費。根據 Masters 的說法,預算自那以後變化不大。

根據最新報告,關於“華金”路徑的預報開始向歐洲的預測靠攏。

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