台风预报误差降低82%!院士:小尺度海浪撬动台风预报大提升(2)

2026-08-26 11:02  头条

这个判断指导了过去七十年两代台风模式的设计--第一代只考虑大气过程,第二代实现了海洋与大气的耦合,但都没把海浪的调制作用纳入计算。后果就是一个长期困扰全球气象界的"跷跷板"难题:预报弱台风时系统偏强,预报强台风时系统偏弱。

2026年8月,自然资源部第一海洋研究所乔方利团队在《自然》子刊《通讯-地球与环境》上发表的论文,系统揭示了海浪影响台风强度的三类物理过程,从根本上推翻了上述认知。

第一个过程,海浪调制上层海洋的混合搅拌,进而改变海表温度,通过海气交换耦合作用于台风强度。这就像那锅沸水--你如果不停地搅动,锅底的热水被翻上来,表面的温度分布就完全变了。台风强度的"燃料"是海表温度,而海浪恰恰是那个搅动者。

第二个过程,海浪对海面风应力的调制。过去所有数值预报模式的风应力算法,基本采用20世纪50年代提出的查诺克"估算方案",这套方案的核心假定是:风吹向哪里,风应力就朝哪里。

但实际观测表明,这个假定不成立--风向朝东时,实测风应力可能朝西,因为海洋与大气之间隔着一层不断运动的海浪,对风应力持续进行调制。更关键的是,高风速下海浪破碎形成一层飞沫,这层"水雾"会减小海面摩擦阻力,让台风变得更强。

第三个过程,海浪飞沫对海气热量交换的贡献。台风本质上是一台"热机":获得热量就发展,失去热量就消亡。计算表明,考虑与不考虑海浪飞沫,台风中心附近海洋向大气输送的热量可存在2到3倍的差异。

过去模式没算这个,预报出的热量系统性地偏小,预报的台风强度自然偏低。

三个过程叠加在一起,就是小尺度海浪能撬动大尺度台风强度的根本原因。用乔方利本人的话来说:"海浪是海洋与大气之间能量交换的'泵',这个泵控制了台风的强度变化。"

底层技术升级,不只是换了几个参数

这轮突破带来的底层技术升级,可以分为三个层面去看。

第一层,台风模式的代际重构。 第三代台风模式不是对前两代模式的局部修补,而是从底层物理机制上重新建模。

一个最直观的检验指标是:对2020-2024年西北太平洋37个经历快速增强的强台风,该模式提前3天预报台风最大强度的误差降至3.3米/秒,而美欧日业务化系统平均误差为18.8米/秒--即便其中预报能力最强的美国系统,误差也有9.1米/秒。