王 妍 譚桂容 任慧軍

(南京信息工程大學(xué)，江蘇 南京 210044)

在數(shù)值預(yù)報(bào)問(wèn)世前，預(yù)報(bào)員在天氣預(yù)報(bào)中的地位是不容忽視的，隨著數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)水平的不斷提高，數(shù)值產(chǎn)品漸漸取代了預(yù)報(bào)員天氣形勢(shì)的外推預(yù)報(bào)，未來(lái)還有可能取代天氣預(yù)報(bào)中氣象要素場(chǎng)的預(yù)報(bào)。在短短的幾十年的時(shí)間內(nèi)，數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)發(fā)展的速度之快是值得氣象工作者驕傲之處，不僅提高了預(yù)報(bào)的時(shí)間、空間分辨率，而且大氣中的物理過(guò)程描述的更加精細(xì)，在提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的同時(shí)，還豐富了預(yù)報(bào)產(chǎn)品。盡管數(shù)值預(yù)報(bào)取得了一定的成就并在業(yè)務(wù)中發(fā)揮著重要的作用，但是預(yù)報(bào)員主觀分析仍是不可取代的，忽略預(yù)報(bào)員的作用只會(huì)導(dǎo)致已有的數(shù)值產(chǎn)品得不到廣泛有效的應(yīng)用和預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的下降。但目前仍存在著大量的新預(yù)報(bào)員過(guò)分依賴數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，忽視預(yù)報(bào)員本身的主觀能動(dòng)性的現(xiàn)象。薛紀(jì)善[1]分析了數(shù)值預(yù)報(bào)與預(yù)報(bào)員經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)和缺陷，指出雖然數(shù)值預(yù)報(bào)無(wú)論是精細(xì)量化的程度還是準(zhǔn)確率都已超出了傳統(tǒng)天氣圖分析制作的天氣預(yù)報(bào)，但是它不能代替預(yù)報(bào)員的綜合預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)員對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的解釋?xiě)?yīng)用可以明顯提高預(yù)報(bào)質(zhì)量。章國(guó)材[2]在研究預(yù)報(bào)員在天氣預(yù)報(bào)中的作用時(shí)，指出預(yù)報(bào)員的作用是不可缺少的。因此在信息發(fā)展的年代，需要與時(shí)俱進(jìn)，既要充分利用數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，也要發(fā)揮預(yù)報(bào)員的主觀預(yù)報(bào)能力，找到數(shù)值預(yù)報(bào)與預(yù)報(bào)員主觀預(yù)報(bào)的最佳結(jié)合點(diǎn)。

南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院在培養(yǎng)預(yù)報(bào)員的教學(xué)課程中，“天氣預(yù)報(bào)綜合實(shí)習(xí)”是不可忽視的實(shí)踐教學(xué)課，并且學(xué)生在主修此課程期間也表現(xiàn)出極大的興趣，但教學(xué)效果仍有待提高，主要問(wèn)題是學(xué)生過(guò)分依賴數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，導(dǎo)致預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率不高。譚桂容[3]分析了“天氣預(yù)報(bào)綜合實(shí)習(xí)”教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并提出了課程中的常見(jiàn)問(wèn)題，如學(xué)生把握不了天氣的整體形勢(shì)，缺乏動(dòng)態(tài)演變觀念，局部系統(tǒng)分析不周詳。本文旨在充分發(fā)揮學(xué)生的主觀分析能力，使其更好更有效地應(yīng)用數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

1 現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)與課程現(xiàn)狀

1950年，我國(guó)開(kāi)始了天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)，預(yù)報(bào)是由預(yù)報(bào)員依據(jù)天氣學(xué)理論分析天氣圖外推形勢(shì)制作的。1960年，數(shù)值預(yù)報(bào)正式提供給預(yù)報(bào)員使用，在原有的天氣學(xué)方法制作預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品[4]。數(shù)值預(yù)報(bào)是從觀測(cè)到的大氣、海洋資料出發(fā)，借助計(jì)算機(jī)對(duì)控制大氣、海洋的方程組進(jìn)行積分，從而對(duì)未來(lái)的大氣、海洋作出預(yù)報(bào)，此時(shí)數(shù)值產(chǎn)品只是作為預(yù)報(bào)員預(yù)報(bào)的參考工具。20世紀(jì)80年代初，數(shù)值預(yù)報(bào)已取得了重大成就，主要表現(xiàn)在衛(wèi)星遙感資料的應(yīng)用、數(shù)值模式分辨率的提高和數(shù)值模式描述大氣物理過(guò)程的精細(xì)化等細(xì)節(jié)處理的得當(dāng)。目前數(shù)值預(yù)報(bào)基本取代了預(yù)報(bào)員的形勢(shì)場(chǎng)外推預(yù)報(bào)，并正向單要素預(yù)報(bào)發(fā)展，這是預(yù)報(bào)員值得驕傲的成就，但數(shù)值預(yù)報(bào)仍存在著一定的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

(1)對(duì)不同尺度的系統(tǒng)，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率不同。對(duì)于天氣尺度的系統(tǒng)，7～8天的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率是可圈可點(diǎn)的，而中小尺度系統(tǒng)的預(yù)報(bào)還不成熟，主要原因在于模式對(duì)云、降水、下墊面的模擬比較粗糙，方程組過(guò)于簡(jiǎn)單，導(dǎo)致模式對(duì)中小尺度的系統(tǒng)預(yù)報(bào)能力薄弱，掌握不住短時(shí)強(qiáng)對(duì)流性天氣，出現(xiàn)嚴(yán)重漏報(bào)的現(xiàn)象。

(2)數(shù)值預(yù)報(bào)對(duì)轉(zhuǎn)折性的天氣預(yù)報(bào)能力差。模式把復(fù)雜的大氣、海洋運(yùn)動(dòng)，用簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)、物理方程程序化，不可避免地忽略某些天氣系統(tǒng)的變化，因此對(duì)于轉(zhuǎn)折性的天氣難以預(yù)報(bào)準(zhǔn)確。

相反，預(yù)報(bào)員具有主觀能動(dòng)性，預(yù)報(bào)員在實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)積累來(lái)源與對(duì)歷史真實(shí)大氣過(guò)程的親身體驗(yàn)，對(duì)天氣過(guò)程的關(guān)鍵細(xì)節(jié)更具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，突破了模式的局限性。對(duì)于中小尺度系統(tǒng)的天氣，應(yīng)用衛(wèi)星、雷達(dá)、自動(dòng)站等非常規(guī)資料，對(duì)短時(shí)強(qiáng)對(duì)流性天氣做出及時(shí)的預(yù)報(bào)。對(duì)于轉(zhuǎn)折性的天氣，根據(jù)歷史個(gè)例相似性，預(yù)報(bào)員則能提供針對(duì)性的預(yù)報(bào)結(jié)論。從而預(yù)報(bào)員可以對(duì)模式不能把握的天氣做出更好的預(yù)報(bào)。因此，即使現(xiàn)階段數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的發(fā)展已日漸成熟，但以天氣學(xué)方法為主導(dǎo)思想的預(yù)報(bào)員主觀分析和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的有效結(jié)合，仍為目前預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的指導(dǎo)思想，缺一不可。

“天氣預(yù)報(bào)綜合實(shí)習(xí)”課程是我校大氣科學(xué)專業(yè)學(xué)生走向預(yù)報(bào)員工作崗位的重要實(shí)踐教學(xué)課之一，在授課中教師運(yùn)用中央氣象臺(tái)自主研發(fā)的氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)(Meteorological Information Combine Analysis Process System，簡(jiǎn)稱MICAPS)[5]訓(xùn)練學(xué)生，該系統(tǒng)通過(guò)各種氣象數(shù)據(jù)的圖形和圖像，對(duì)各種氣象圖形進(jìn)行編輯加工，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互功能，為預(yù)報(bào)員提供了一個(gè)信息全面、方便快捷的中期、短期、短時(shí)天氣分析預(yù)報(bào)制作的工作平臺(tái)。實(shí)習(xí)內(nèi)容是用實(shí)況氣象資料作未來(lái)24～48小時(shí)內(nèi)的公眾要素預(yù)報(bào)，包括天空狀況、風(fēng)向風(fēng)速、溫度預(yù)報(bào)。此內(nèi)容貼近生活，因此學(xué)生在聽(tīng)課過(guò)程中表現(xiàn)出極大的興趣，這對(duì)教學(xué)效果有著積極正面的影響，教師在講課的過(guò)程中也仔細(xì)全面地講解了天氣預(yù)報(bào)的兩種方法，即天氣學(xué)方法和數(shù)值預(yù)報(bào)方法。結(jié)果筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的興趣基本落在數(shù)值產(chǎn)品上，在預(yù)報(bào)過(guò)程中完全依賴數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，而缺乏主觀判斷分析能力。

2 原因分析

針對(duì)課程現(xiàn)狀，筆者與學(xué)生深入談話并做了詳細(xì)的調(diào)查問(wèn)卷，總結(jié)原因如下：

(1)天氣學(xué)方法的單調(diào)性。天氣學(xué)方法即是用所學(xué)的理論知識(shí)對(duì)天氣形勢(shì)進(jìn)行合理的外推，其步驟繁瑣，天氣圖內(nèi)容單一，方法難度大，思考要全面，學(xué)生聽(tīng)到這部分授課內(nèi)容時(shí)往往會(huì)眉頭緊鎖，表示聽(tīng)教師講解基本可以接受，但自己分析新的形勢(shì)時(shí)無(wú)從下手，只能考慮一到兩個(gè)簡(jiǎn)單的方面，而想不到更深入、更廣的內(nèi)容，學(xué)生對(duì)此內(nèi)容存在抵觸心理。

(2)數(shù)值產(chǎn)品的多樣性。學(xué)生在經(jīng)歷了枯燥單一的天氣學(xué)方法后，第一次接觸數(shù)值產(chǎn)品預(yù)報(bào)圖，表現(xiàn)出極大的好奇心，因?yàn)閿?shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品不僅種類繁多，而且直觀易懂，不需要過(guò)多的主觀分析，就可做出天氣預(yù)報(bào)，此時(shí)學(xué)生已經(jīng)把枯燥的天氣學(xué)方法拋于腦后。

(3)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力薄弱。在開(kāi)設(shè)“天氣預(yù)報(bào)綜合實(shí)習(xí)”課程前，學(xué)生已主修“天氣學(xué)”“天氣學(xué)分析”“天氣學(xué)診斷分析”“衛(wèi)星氣象學(xué)”“雷達(dá)氣象學(xué)”等理論課程，但把理論應(yīng)用到實(shí)踐時(shí)效果卻不盡如人意，在學(xué)習(xí)天氣預(yù)報(bào)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理論與實(shí)際相結(jié)合存在一定的困難，要轉(zhuǎn)變學(xué)生的思想需要一定的時(shí)間，而課程時(shí)間有限，學(xué)生接受能力有別，因此存在部分學(xué)生在課程結(jié)束后仍然沒(méi)有掌握天氣預(yù)報(bào)的技術(shù)要領(lǐng)。

3 教改思考

由以上分析可知，多種原因?qū)е聦W(xué)生在預(yù)報(bào)過(guò)程中過(guò)分依賴數(shù)值產(chǎn)品，而忽視了本身的主觀分析，數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品得不到廣泛、有效的應(yīng)用。筆者通過(guò)近兩年的研究，試圖尋找出解決方法，提出以下幾點(diǎn)建議：

(1)加強(qiáng)“有紙化天氣預(yù)報(bào)”階段的實(shí)踐內(nèi)容。增加手工分析天氣圖課時(shí)，學(xué)生雖然主修過(guò)“天氣學(xué)分析”課程，但是對(duì)于槽線、切變線、高低壓中心、鋒面的定位仍不夠準(zhǔn)確，需要任課教師對(duì)這部分內(nèi)容反復(fù)深入指導(dǎo)，只有讓學(xué)生自己繪制出準(zhǔn)確的天氣圖，才能更深入地掌握天氣整體形勢(shì)，細(xì)致分析局部系統(tǒng)的生消演變，在此階段教學(xué)過(guò)程中切忌求快，一定要讓學(xué)生掌握用天氣學(xué)方法分析未來(lái)天氣形勢(shì)和影響系統(tǒng)，建立短期預(yù)報(bào)思路。

(2)加強(qiáng)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品性能的對(duì)比分析。由于模式的初始值、物理過(guò)程、動(dòng)力過(guò)程本身的不確定性和局限性，使得預(yù)報(bào)結(jié)果總是存在不同程度的差異，教師通過(guò)實(shí)況資料講解各種數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的性能，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品是有一定的不足之處，從而在使用過(guò)程中加以訂正，而不是不加思考地直接拿來(lái)數(shù)值預(yù)報(bào)結(jié)果，缺失了主觀能動(dòng)性的發(fā)揮。

(3)強(qiáng)化學(xué)生掌握“人機(jī)結(jié)合”的重要性。通過(guò)歷史個(gè)例講解，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到天氣預(yù)報(bào)中預(yù)報(bào)員的作用體現(xiàn)在對(duì)數(shù)值模式產(chǎn)品了解以及對(duì)各種資料和方法的綜合分析應(yīng)用和訂正能力上，尤其對(duì)復(fù)雜的、局地性的天氣，預(yù)報(bào)員在預(yù)報(bào)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。

(4)采取獨(dú)立思考、分組討論、組織學(xué)生觀看中央氣象臺(tái)會(huì)商相結(jié)合的教學(xué)方式，先讓學(xué)生獨(dú)立思考天氣系統(tǒng)的生消演變，然后分小組討論，畢竟單體個(gè)人的思維方式是固定的，很容易忽略天氣圖中重要的信息，小組討論的教學(xué)方式有利于學(xué)生互相個(gè)體思維中的亮點(diǎn)，學(xué)生在討論中之間互相學(xué)習(xí)，反而比教師的 “填鴨式”教學(xué)效果好。在授課期間，組織學(xué)生觀看早上8點(diǎn)的中央氣象臺(tái)全國(guó)天氣會(huì)商，讓學(xué)生了解目前氣象部門(mén)的業(yè)務(wù)流程，在觀看的過(guò)程中學(xué)習(xí)各省臺(tái)領(lǐng)班預(yù)報(bào)員的預(yù)報(bào)思路和方法。

4 結(jié)語(yǔ)

“天氣預(yù)報(bào)綜合實(shí)習(xí)”是我校大氣科學(xué)專業(yè)必修課之一，也是學(xué)生走向工作崗位的最后一課，是結(jié)合學(xué)生大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)理論知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際的一門(mén)實(shí)踐課。此課程旨在通過(guò)集中的訓(xùn)練，讓學(xué)生熟練掌握天氣預(yù)報(bào)的基本思路、合理有效地利用各種信息圖表，發(fā)揮人腦的主觀能動(dòng)性，作出及時(shí)的天氣預(yù)報(bào)，因此對(duì)學(xué)生主觀能動(dòng)性的培養(yǎng)應(yīng)長(zhǎng)抓不懈，為地方氣象臺(tái)站培養(yǎng)高質(zhì)量的應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn)：

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