颱風預報偏了?其實我們對氣象預報的誤解才偏很大!

颱風預報偏了?其實我們對氣象預報的誤解才偏很大!
Photo Credit: Reuters/達志影像

我們想讓你知道的是

如果我們只為了某一條颱風路徑作準備,當它有偏移時,我們的準備就不足了。但如果我們放大可容許的誤差範圍,譬如就算偏了50公里我們還有所準備,就不需要害怕它的飄忽不定了!

文:阿樹的地球故事書

今年(2016)四月時,我應大愛人文講堂的邀請,與大眾談談關於颱風大家該需要注意的事情,希望未來在颱風季或是颱風即將侵襲台灣之前,能夠防範未然。

最初製作單位聯絡我時,是希望我聊聊氣候變遷、全球暖化對於颱風強度的影響。然而,影響颱風形成、強度的因素非常多,包括了海水與大氣的變化,無論是海、氣的狀態皆是渾沌複雜的,就算我們究其全力去量測數據,用最新最快的電腦運算,仍然無法完全了解其複雜的過程機制。用簡單一句話來說就是,要將近年來颱風極端降雨的成因歸因於「暖化」,未免言之過早。

因此在演講錄影時,我多著重在近年來極端降雨的事件分析、颱風致災成因的探討。也從科學精神的觀點出發,告訴大眾,我們雖然無法確定這些越來越強烈的颱風是否是因為人為的暖化而造成(況且暖化本身也有得吵了),但我們可以從過往的經驗,來學習應對自然的態度。大自然不好懂,但只要善用科學方法,也不致於完全捉摸不透。

演講的部分有待節目播出後再來分享。但這次講演後有件令我驚豔的事,製作單位將我的演講重新梳理後,剪出了三分鐘的小片段,竟也說明了對於颱風,專家與民眾的知識鴻溝。有很多誤會導致人們經常懷疑:颱風是不是總是預報不準?是不是國內的預報技術太差?

關於演講的三分鐘剪輯版:

科學的事當然交給科學解決,我們就從科學面來解析這件事!

氣象預報的誤差要怎麼比?

大氣科學的不確定性很多,但我們用學理加上統計又能抓出個大概,所以很多時候我們可以利用經驗、統計、計算的方式來預報天氣。但這總是會產生一個誤會:既然能預報,那麼「準確」不就是基本要求了嗎?難道不能要求嗎?

這個問題在我過往幾篇文章中早已提過,好像也提到快爛了:

或許有些人看過這兩篇長文或是論點,還是會覺得,氣象學家說「預報也會有誤差」、「預報也有極限」是為自己開脫之詞。那麼我們就來談論一下所謂的「誤差」要怎麼比較?

簡述如下:

  1. 若真要比,沒有在比「單次」的誤差的
  2. 颱風路徑偏差的因素因颱風而異,而有些因素是難以預估的(如太平洋高壓增強或減弱)
  3. 颱風會「乖乖依電腦模擬的路徑」行進的機率微乎其微
  4. 就算只偏了一點(小於50公里),也有可能因地形或颱風強度變化而使災損預估差很多

以第1點來看,下圖就可以解釋了:

雖然資料中多半是台灣的中央氣象局誤差較小,但這也告訴我們,每個氣象單位預報的誤差時高時低是正常的現象。若真要檢討「氣象報得準不準?」這件事,我想利用年度統計或是把所有的數據攤開來看,多少也比較客觀吧?

我就是覺得報不準,難道單次預報不準就可以容忍嗎?

個人覺得用單次的預報誤差來討論誰比較沒有太大的意義,因為如果是各國預報的誤差不相上下時,拿單次的紀錄來比,就像比較球賽戰績實力接近的兩隊誰比較強一樣,就算比得出高下,也無法用單一場比賽將兩隊的實力量化。但實際上如果有一定的落差,或是大家得分都不夠時,球評總是會有一些因素可以探討。同樣的在氣象預報上也是可以這樣討論的,譬如前面提到關於誤差比較的第2到第4點,都是值得討論深思的地方。

以今年1號颱風尼伯特為例,各國從形成過程到侵台期間的預報結果,皆不斷向南修正,或許有些單位修正的較早,而有些修正的稍晚,其原因就是對「太平洋高壓」的判斷。除了受科氏力影響會使颱風在行進過程會逐漸偏移,太平洋高壓的勢力也是另一項重要因素,它的勢力強就晚點轉向,勢力減弱就提前偏移。

話說回來,講起來是很容易,把太平洋高壓弄懂就好了!但做起來呢?從上圖局長提供的各國路徑結果可以發現,對於颱風轉向時機的判斷決定了路徑誤差,由於我們正處於高壓邊緣、颱風經常開始往北轉向的地區,自然多了那麼一分不確定性。

至於過往的預報準確是怎麼來的呢?預報員的「經驗」便是一個重要的因素,但它仍然也是不確定的因素,就像柯瑞也不是每次關鍵時刻都會進一球三分絕殺一般,或許人員上會有經驗與傳承的問題,不容置疑的是,如果是因為這樣的原因而沒有抓準颱風從哪兒敲門登陸,難免需要更加留意並記取教訓。然而會用上所謂的「經驗」來分析數據,也代表著這些手段目前還難以用科學方式補強,也代表著我們對於大氣科學還有許多未知之處,不是嗎?

颱風誤報會有「狼來了」效應?

前些日子我針對「地震預測」寫了篇文章,說明若是經常不準的地震預測,在寧可信其有的前提下可能會有「狼來了」效應。近來也看到有人把這樣的論述套用在颱風的天氣預報上,但這卻是兩碼子事,畢竟天氣預報就算有誤差,也不致於有誤報地震般的差距。在台北感受不到颱風威力,並非錯估了颱風的強度或是完全預報失準,而是路徑與強度的些微差異,會使風力、降雨的趨勢需要大輻修正。但,尼伯特颱風真有差到誤差範圍之外嗎?

因為就是不易把路徑估準,所以才會有所謂的「70%可能路徑」的預報,當然這也不是隨隨便便畫出來,更不是台灣人自己發明的技術(見下圖)。如果把實際路徑與預估的範圍來比對,其實並沒有偏到哪去,不是嗎?

那麼為何風雨差如此大?我們再用張雷達回波圖來看,雷達回波顯示的是空氣中的水氣或水滴的分布,一般來說會比衛星雲圖還接近實際降雨的情形(只是接近非等於)。可以發現若颱風路徑向北一點,台北就會首當其衝,而台東就反而受到所謂「護國神山」的庇佑了…(其實個人也討厭神山一詞,因為它就是個影響參數 ,沒必要特別神化了)

在理解天氣預報之前,比較誰準誰不準沒有意義,當然,比較哪條路徑好也對大氣科學的進步毫無幫助,當然我也可以理解大家都「希望氣象預報準一點」,這還有待科技的發展,當然也需要讓民眾更加理解氣象預報的真正意涵。所以到了最後,還是要總結一下文章最前面大愛講堂幫我剪輯的重要結論(自己再偷潤飾):

如果我們只為了某一條颱風路徑作準備,當它有偏移時,我們的準備就不足了。但如果我們放大可容許的誤差範圍,譬如就算偏了50公里我們還有所準備,就不需要害怕它的飄忽不定了!

多學一點就少擔心一點,
多做一點就少損失一點!

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延伸閱讀

參考資料

  • 葉天降等(2010),莫拉克颱風路徑與降雨作業預報校驗。大氣科學,38卷2期,85~98頁。
  • 徐理寰(2016),颱風路徑預報為何百家爭鳴?颱洪科普網,國家實驗研究院台灣颱風洪水研究中心,2016/7/6刊登。

本文經作者授權刊登,原文發表於地球故事書

責任編輯:翁世航
核稿編輯:楊之瑜

平均誤差+莫拉克颱風比較
資料來源:葉天降等(2010),莫拉克颱風路徑與降雨作業預報校驗,大氣科學。
各國氣象作業單位之官方颱風路徑-600x414
2016年7/5各國氣象單位對尼伯特的預報結果。圖取自徐理寰(2016),颱風路徑預報為何百家爭鳴?颱洪科普網
局長
截圖自中央氣象局辛在勤局長臉書
路徑
上圖為由中央氣象局網頁上的圖加以疊圖修改後的圖
颶風珊迪_NOAA預報圖1
美國珊迪颶風預測路徑潛勢(取自NOAA)
颱風比較
兩次颱風的雷達回波比較,圖截取自中央氣象局。