日本气象厅:从天气预报到防灾,忙得不可开交

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在自然灾害接连发生的形势下,气象厅的作用与日俱增。从地震、海啸、火山喷发到臭氧层监控,气象厅是一个与所有自然现象打交道的“由技术人员组成的政府部门”,笔者将为我们介绍它的发展过程和现状。

2011年3月,东日本大地震引发的海啸造成18000人死亡,此后,日本列岛逐渐变成了“灾害列岛”。2014年8月,暴雨在广岛引发泥石流灾害,夺走了70多人的生命,同年9月,御岳山火山喷发,导致58人死亡,5人失踪,这是战后伤亡最惨重的一次火山灾害。2015年9月,台风带来的暴雨导致流经茨城县的鬼怒川决堤,以常总市为中心的村落和农田瞬间被洪水淹没,化为一片湖泽。

茨城县常总市,台风带来的暴雨将村落化为一片湖泽(摄影:古川武彦)

作为日常生活的信息基础设施

近年来,每当出现这些现象时,气象厅就会走到台前,电视台转播预报科科长和海啸监控科科长等人召开的新闻发布会,气象厅可谓忙得不可开交。当然不只是灾害发生之时,今天的气象服务已经作为社会必需的信息基础设施,渗透到了人们的日常生活之中。

首先,天气预报的发展令人瞠目结舌。现在有每小时发布的“定点精确预报”、提前一两天的“短期预报”,以及“未来一周预报”和“未来一月预报”等。

一旦发生地震,除了震源、各地的地震烈度外,还会在几分钟内预报是否会出现海啸,如果可能出现海啸,还会预报海啸登陆时间。不仅如此,在感到地震摇晃之前,气象厅就已通过电视、手机等向各家各户乃至每一个人发送“紧急地震速报”,还对火山活动实施24小时不间断监控。并且,气象厅还运用数艘海洋观测船、漂流浮标和沿岸海浪测量仪等,观测暖流和寒流,开展海浪预报。

人们往往认为气象厅是一个负责天气预报工作的政府部门,但大家并不太了解它的服务范围、依靠怎样的观测系统和预测技术以及它的组织结构和预算等。

全球罕见的“全面”服务

气象厅的前身是1875年时由不到10人构成、且在聘用的外籍人员指导下成立的东京气象台。主管单位由内务省地理局变为文部省以后,更名为中央气象台,战后划归运输省管理,1956年升格为气象厅。2001年,日本的中央政府部门实施重组,气象厅成为了国土交通省的外部局级单位。气象厅的一把手称长官,和海上保安厅、观光厅同级。

气象厅这一组织的最大特点在于,包括历任台长和长官在内的所有员工几乎全是技术人员。

其负责的工作范围覆盖了从以天气预报为代表的气象到洪水等水文现象、滑坡、地震、火山、海啸、海洋、航空气象、二氧化碳与臭氧层监控等方方面面。也可以说,它是与“空”“陆”“海”发生的几乎所有自然现象打交道的一个组织。

从全球范围来看,这样面面俱到的政府机构都很少见。比如,美国国家气象局(NWS,National Weather Service)、英国气象局(Met,Meteorological Office)、中国气象局(CMA,China Meteorological Agency)、韩国气象厅(KMA,Korean Meteorological Agency)等,只是专门负责气象服务的单位。

实际上,气象厅发布天气预报等具体服务内容,依据的是1952年制定的《气象业务法》。这是以次年旧金山和约的生效为契机,为确定气象厅服务内容而全新制定的法律。日本在1953年成为了世界气象组织(WMO)和国际民用航空组织(ICAO)这两个联合国专门机构的一员,而加入联合国则是在三年之后。

24小时不间断运作

就气象厅的组织结构来说,总厅设有总务、预报、观测、地震火山、地球环境与海洋等五个内部部门,共有预报科、地震海啸监控科、环境气象管理官等共计21个科和管理官。还有气象研究所、气象大学校、气象卫星中心等附属机构,作为地方组织,采用了设立“札幌管区气象台”等管区划分制度。

在各个管区之下,每个府县都设有“地方气象台”。每个地方气象台约有30名员工,以轮班方式24小时不间断地开展每天的天气预报和气象预警等工作。同时还开展着关于气温、气压和风等情况的地面气象观测活动。

茨城县水户地方气象台的观测场地(摄影:古川武彦)

成田和羽田等各个机场还另设了“航空地方气象台”和“航空测候所”,以期保障飞机飞行的安全。

气象厅员工约5200人,年度预算约600亿日元,其中,机器配置和维修费等物件费用占了约40%。

具有先驱意义的无人气象观测系统“AMeDAS”

要说气象厅总是走在“IT社会”的最前沿也毫不为过。下面,让我们看一看气象厅的主要观测系统。

首先,上世纪50年代中期引进了可以随时监控哪里在下雨的“气象雷达”,并在全国进行了部署。在全世界率先开发出来的无人气象观测系统“AMeDAS”于1974年投入运用,全国共设有约1300处观测点。

福井县越廼AMeDAS观测站(气象厅)

综合处理气象雷达与AMeDAS数据后绘制的“降水临近预报”图像(气象厅)

通过综合处理“气象雷达”和“AMeDAS”的数据,如今我们已经可以掌握降水实况和预测数小时后的降水情况,并实现了可视化。

另一方面,把视线转向空中,全国的16个观测点每天放飞具有无线功能且可以自动观测约30千米高空的气温、气压和风等情况的“无线电探空仪(Radiosonde)”。

八丈岛测候所放飞无线电探空仪的场景(气象厅)

向日葵8号传回的图像。台风向左旋转的漩涡和台风眼清晰可见(气象厅)

“向日葵”气象卫星是监控台风等气象情况所不可或缺的工具,1977年发射了向日葵1号,而今年夏天已经开始使用向日葵8号。卫星在约35000千米的高度,以与地球自转相同的速度飞行,所以看起来是静止不动的。可根据“向日葵”传输图像得出的地面温度、可根据云的运动状态分析出的风信息等,它们都是后文将提及的被称为数值预报的预测模型所不可或缺的数据材料。

另外,地震的烈度、“紧急地震速报”以及几分钟内可预报的海啸等信息,都是以设置在全国各地的地震探测仪和铺设在房总海域等的海底电缆上的地震海啸探测仪所传输的数据为基础的。气象厅利用设置在气象厅和大阪的“地震活动等综合监控系统(EPOS)”,24小时不间断地处理上述数据,确定震源、发布海啸预报。

引进超级计算机发布数值预报

图1 全球预测模型的格网(气象厅)

明治时代直至上世纪70年代中期,一直采用的是预报人员盯着天气图进行预报的方式,那是基于人类判断的、带有主观色彩的技术,而随着气象学的进步、观测技术的发展,最重要的是可以快速进行海量运算的超级计算机的出现,现在所有天气预报都是依据对气象力学物理法则进行定式化处理后得到的预测模型(数值预测模型)来实施的。

图1是用于以整个地球为对象的预测模型的格网示意图。在这里展示的各个格点上,只要输入每日的观测数据作为初期条件,就可以在一个小时左右的时间内计算得出气温、气压、风、降水量等天气预报的基础数据。这个模型运用的就是数值模拟技术,预报技术已经实现了从过去的主观技术到客观技术(数值预报)的变革。

除了前面提到的短期预报外,台风路径预报等其他所有预报工作都是基于这个数值预报模型完成的。

私营公司“气象预报员”的诞生

气象厅近年来有两个较大的变化。首先是向私营公司开放了天气预报服务领域,鼓励私营公司参与的“气象预报员制度”应运而生。

目前,拥有气象预报员并提供预报服务的私营气象公司约有60家。自第一届气象预报员资格考试以来,到今年夏季已举行了44次考试,累计有超过17万人参加应考,近一万人过关。平均合格率为6%,年纪最小的合格者年仅12岁。不过,以“气象预报员”身份工作的人恐怕还不足千人,接收单位非常少。今后,在支援地方自治体防灾业务等方面,需要给他们提供新的活跃平台。

另外,据笔者所知,这种针对天气预报从业人员的国家级认证资格只有日本才有,在美国是获得了美国气象学会认证的人员来做天气预报工作。

服务重点转向防灾领域与国际贡献

第二个变化是气象服务的工作重点转向了防灾领域。具有象征意义的动向便是2013年8月“特别警报”开始投入运用。为了应对大雨频发等异常气象和全球变暖问题,气象厅强化了沿用多年的气象警报体系。“特别警报”属于和大雨警报相同的警报范畴,由“地方气象台”负责向县内的市町村发布,假设的触发条件是出现了数十年一遇的极度危险状况。近年,气象台还直接向所在的市町村防灾相关人员提出建议,加强了针对应由地方首长发布的“避难劝告”“避难指示”的依据支持工作。

最后谈一谈气象厅的国际合作。除了“向日葵”气象卫星的运用和国际信息交流外,气象厅还承接了“热带低气压地区特别气象中心”、“航空路线火山灰信息中心”等国际性的区域支援中心的工作,并向设在瑞士日内瓦的世界气象组织(WMO)派驻了员工。气象厅对世界气象组织的出资额约占各国出资总额的10%,仅次于美国,位居第二。而且,还参与了联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的全球变暖报告的起草工作。要和气象打交道,开展国际合作必不可缺。

(2015年10月)

标题图片:气象厅火山课长北川贞之召开关于阿苏山喷发情况的新闻发布会(2015年9月14日,东京大手町)(图片提供:时事通讯社)

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