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颱風預報偏了?其實我們對預報的誤解才偏很大

今(2016)年四月時,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為暖化所造成(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,也不至於完全捉摸不透。

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:颱風是不是總是無法準確預報?是不是國內的預報技術太差?

「颱風先生!How tall are you?」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,但用學理加上統計可以抓出個大概,所以很多時候我們利用經驗、統計、計算的方式來預測天氣的變化。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:

颱風耍任性?我真是猜不透你啊!

比較完誰的天氣預報準,然後呢?

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?

1.若真要比,沒有在比「單次」誤差

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」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:

平均誤差

台灣中央氣象局、日本氣象廳(JMA)和美國聯合颱風警報中心(JTWC)在2004~2008年及莫拉克颱風路徑預報平均誤差(單位:公里)。圖/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》。

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,而若真要檢討「氣象報得準不準?」,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。

尼伯特

2016年7月5日各國氣象單位對尼伯特颱風路徑的預報結果。圖/徐理寰(2016),〈颱風路徑預報為何百家爭鳴?〉,颱洪科普網

以今年 1 號颱風尼伯特為例,各國從颱風形成到侵台期間的預報,皆不斷向南修正,或許有些單位修正得較早,而有些稍晚,主要原因在於對「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。

辛在勤

圖/截取自中央氣象局局長辛在勤臉書

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?從上圖中央氣象局局長辛在勤提供的各國預測路徑可以發現,對於颱風轉向時機的判斷決定了路徑誤差,由於台灣處於高壓邊緣、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。

至於過往的準確預報是怎麼來的呢?預報員的「經驗」便是一個重要的因素,但它仍是不確定因素,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,也不至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?

路徑

中央氣象局預測尼伯特颱風70%可能路徑與實際路徑對照圖。圖/中央氣象局圖片加修改而成。

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?

美國

美國珊迪颶風預測路徑潛勢。圖/取自NOAA

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)

蘇迪勒尼伯特

兩次颱風(2015年蘇迪勒和2016年尼伯特)的雷達回波比較。圖/截取自中央氣象局。

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。我也可以理解大家都「希望氣象預報準一點」,不過這還有待科技的發展,也需要讓民眾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!

 

想知道更多關於地球大小事,可來參觀作者的部落格:地球故事書

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延伸閱讀:

參考資料:

  • 葉天降等,〈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,2010年。
  • 徐理寰,〈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年7月6日。

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關於作者

潘昌志

「你地質系的?」不,但我待過地質所,而且還是海研所的碩士。無論在氣象局、小牛頓…都一樣熱愛地科與科普。現在從事試題研發工作,並持續在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科的各種知識,想以科普寫作喚醒人們對地球的愛。

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