- 封面故事
- 2018年
- 577期－氣象預報（1月號）
文章專區
2018-01-01才不是擲杯算出來的呢！ 精緻化的現代氣象預報
577 期
Author 作者
謝佩芸／氣象預報中心預報員。
在「看天吃飯」的眾多行業裡，氣象工作者大概是最名符其實的一個。這份工作有些原罪——永遠不可能百分之百準確，也永遠要背負報不準的罵名。儘管已經進入21 世 紀很久了，時至今日還是有不少人會說，「我家路口種田的阿伯看天氣都比氣象預報準，就連我用擲杯的都會對一半！看氣象預報要幹嘛？」雖然預報員總是日復一日地在批評聲浪中自我質疑、找尋這個身分的定位和價值，但風雲萬千的魅惑和挑戰性，還是吸引氣象愛好者願意繼續投身，努力在無法百分百完美的預報裡尋求突破的契機。
氣象預報是門年輕的科學。雖自人類有文明以來，就有氣象預測的需求，然而在過去人類漫長的歷史中，大多只能觀物識天、靠著經驗法則猜測天氣變化，想當然爾，被老天打臉的機率自然不低。身為現代預報員可幸運多了，隨著觀測儀器和電腦運算技術的進步，我們終於可以用科學的方式來分析和推測老天爺的臉色。
氣象預報的基礎科學理論在20世紀初期被提出，但當時僅靠人腦計算的速度，遠遠趕不上預報的需求；而現代的天氣預報技術，也就是「數值天氣預報」，是直到20世紀後期，跟著計算機技術的突飛猛進才開始發展的。臺灣 開始引進這套技術預報天氣的歷史，距今大約只有30年的時間，比臺灣有電視台的時間還短得多呢！關於數值天氣預報的介紹，本專輯的另一文章中有更詳細的說明，在此不多贅述。
氣象預報的基本流程
俗話說，事出必有因，所有晴雨冷熱的變化，背後肯定有其影響機制，因此預報天氣前，要先有「診斷」天氣的能力，就像醫生看病一樣，必須先找出現象發生的成因，才能推敲下一步將如何變化。由於大氣是立體的，一個專業預報員必需分析每個氣象參數在時空裡的變化，最重要的包括各個場量在空間裡水平與垂直的三維分布、這些分布隨時間的演進、以及過去不同時刻的預報資料「隨時間調整的趨勢」。每個預報員一到班，面對的便是排山倒海而來、且不斷持續更新的大量資料，這些資料大致上分成兩部分：一種是實際的觀測、其二為電腦模式的預報。目前我們常使用的觀測資料，包括各個氣象站所量測諸如溫度、雨量、風場、天氣現象之類的參數，還有衛星、雷達等遙測資料，以及用來解析大氣垂直結構的探空等，讓我們可以得知天氣系統實際的強度、位置和影響情形，了解天氣系統的過去和現況，亦可藉以修正預報資訊。
而電腦模式的預報資料則像是神奇的水晶球，奠基在科學原理上，讓我們能預知、望見未來天氣變化的圖像。目前氣象局常使用美國、歐洲及臺灣本身發展的模式資料，由預報員綜合評估各家預測內容，整合出可能的預報看法。我們也會回頭用觀測資料，來比對過去模式對這個時間點的預報到底準不準確，藉以分析該模式可信度有多高、未來的預報是否能信任參考，這是預報流程中，很重要的「校驗」工作。
分析完各式各樣的資料後，不同預報員出現不同看法，是常有的事，因此必須開會討論，經過一番唇槍舌戰、交換意見達成共識，才能給定一個官方的結論，也才能開始進入下一步——製作預報產品。
天氣是「畫」出來的：精緻化預報
對現代人來說，打開手機或電腦點幾下，就能隨時查詢到各個地點最新、最當地的天氣，這是個再簡單不過的動作。但過去的人要知道明天天氣，得靠電視新聞、廣播或 報紙才能了解個大概，而且最多只能看到22個以縣市為 主、半天一筆的粗略預報資訊—— 這聽起來彷彿像是上個世紀的事了。當年的預報員，是將天氣、溫度等預報結論，用手動的方式一格一格打進白紙黑字的表格內，製作出預報單的。然而這個「當年」其實並沒有很久，這些聽起來很傳統的作法，不過是才6年前的事而已！
民國101年的元旦，是臺灣氣象預報邁向新里程的一個轉捩點。氣象預報從22個縣市分區瞬間進化成368個鄉鎮，並迅速演進至上千個指定點位，以服務各種使用者需求，像是登山、海釣、遊樂區、單車活動、客庄聚落、原鄉部落等， 每個地點都提供48小時內每三小時一筆、及未來一週的氣象數據。資料量瞬間爆炸性地膨發，當然成千上萬筆的資料再也不可能用人工的方式一筆一筆手動輸入。這樣革命性的轉型，背後必定有個截然不同的預報作業系統在支持—— 那就是從美國引進的「圖形化預報資料編輯系統（Graphic Forecast Editor, GFE）」（圖二）， 今日氣象局網站提供的 許多預報產品，很大一部分是由這套GFE系統所產出。
顧名思義，使用「圖形化預報資料編輯系統」的最大變革，就是讓預報自此從文字變成圖像。……【更多內容請閱讀科學月刊第577期】