预报误差较美国降低64%！山东海洋科学家主导首创世界第三代台风模式

当超强台风频频来袭，怎样才能更精准预判它的威力大小？

如今，这一世界级难题有了“中国方案”。近日，自然资源部第一海洋研究所（简称“海洋一所”）研究员乔方利带领团队原创建立的世界首个第三代台风模式研究成果，在《自然》旗下顶尖地学期刊《通讯—地球与环境》上发表。海洋一所同步公开了第三代台风模式源代码，与全球科研同行与业务预报中心共享该成果。

据了解，国际主流预报系统对强台风的平均预报误差为18.8米/秒，而第三代台风模式降至3.3米/秒，全面超越美国“气象法案”针对飓风（美国将周边海域台风称为飓风）设定的十年（2017-2027）攻坚目标，实现了我国台风预报能力的代际跨越。

台风是全球破坏力最强的自然灾害之一。每年全球约有10亿人口遭受其影响，造成的年均经济损失高达一万亿元人民币，占全球自然灾害总损失的40%。随着全球气候变暖，超强台风更加频发，提升台风强度预报精准度成为全球迫切的科技需求。

然而，过去近40年，全球台风强度预报技术进展极其缓慢。人类针对台风数值预报的科研探索已历经70余年，上世纪50年代，美国和苏联科研团队率先搭建了台风数值预报模式框架，先后经历了仅聚焦大气过程的第一代台风模式，以及实现海洋与大气耦合的第二代台风模式，但始终无法攻克强度预报误差过大的难题。

“误差过大的根源，在于对海气热量和动量交换机制这个基础科学问题认知不足。”乔方利介绍，海洋是台风生长、增强的核心“能量发动机”，海气之间的交换决定了台风强度的变化。而海气交换过程本质是湍流运动——被诺贝尔奖获得者称作“经典物理学最后未解决的重大科学难题”。

针对这一世界级基础科学难题，乔方利带领团队历时20余年持续攻关，原创提出“浪致湍流”理论，解开了海浪如何影响海气通量的科学谜题。

“传统台风模式看海面，就像对待固定不变的陆地，我们的新理论对此做出根本性翻转：海浪绝不是固定不变的，它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。”乔方利形象地解释道，“在台风快速增强阶段，狂风把海面撕碎成密集的白色浪花和飞沫。这层由无数飞沫、气泡构成的立体交换层，就像沸腾的水一样，把海洋内部的热量和水汽高效地‘泵’进大气，效率远超传统理论估算的数值。在高风速下，这个立体层就像在海洋与大气之间注入了润滑油，大气中的风速就会更容易变强。”

基于上述原创理论，团队阐明了海浪对海洋湍流的调控机制，量化了海浪的海气动量交换效应，并实现了海浪飞沫热量输送的工程化应用。该理论已被世界后续多项现场观测和室内实验反复验证，并被欧美数十个顶尖模式研发机构采纳应用。

依托基础理论突破，乔方利团队在国际上率先构建了第三代台风模式。自2024年起，团队组建中、美、欧国际合作团队，对2020-2024年西北太平洋所有经历快速增强的37个强台风开展回报（回报与预报所用信息完全相同）并与观测对比检验。结果显示：第三代台风模式提前3天回报/预报台风最大强度的能力，较同期美欧日等多国业务化预报系统平均提升了82%，较同期世界引领的美国9.1米/秒预报误差降低了64%。

“这并非对传统模式的局部改良，而是对台风预报底层逻辑的全面重构。”乔方利表示，该成果已逐步应用于国家和沿海区域业务化预报中心。在今年夏天的台风季中，从“巴威”到“白海豚”，从强风到暴雨，第三代模式的预报结果已开始服务民众。未来，第三代台风模式将与AI深度融合，进一步提升台风的智能化预报能力。

“海洋打个喷嚏，大气系统就会感冒。我们不仅要摸清海洋的‘脾气’，更要为全球气候治理贡献科技智慧。”乔方利说，团队实现的基础科学颠覆性突破，同样适用于海洋预报和气候预测。从解决国内防灾减灾的迫切需求，到在COP30等国际舞台自信展示“中国方案”，我国不仅在台风强度预报领域实现了国际引领，在海洋与气候领域也正由长期“跟跑”迈向关键方向上的“领跑”，为全球海洋防灾减灾与气候治理提供了更加精准的科技保障。

（大众新闻记者 张文婷）