天气预报课程中学生主观能动性的培养

王 妍 谭桂容 任慧军

(南京信息工程大学，江苏 南京 210044)

在数值预报问世前，预报员在天气预报中的地位是不容忽视的，随着数值预报业务水平的不断提高，数值产品渐渐取代了预报员天气形势的外推预报，未来还有可能取代天气预报中气象要素场的预报。在短短的几十年的时间内，数值预报业务发展的速度之快是值得气象工作者骄傲之处，不仅提高了预报的时间、空间分辨率，而且大气中的物理过程描述的更加精细，在提高预报准确率的同时，还丰富了预报产品。尽管数值预报取得了一定的成就并在业务中发挥着重要的作用，但是预报员主观分析仍是不可取代的，忽略预报员的作用只会导致已有的数值产品得不到广泛有效的应用和预报准确率的下降。但目前仍存在着大量的新预报员过分依赖数值预报产品，忽视预报员本身的主观能动性的现象。薛纪善[1]分析了数值预报与预报员经验的优势和缺陷，指出虽然数值预报无论是精细量化的程度还是准确率都已超出了传统天气图分析制作的天气预报，但是它不能代替预报员的综合预报，预报员对数值预报产品的解释应用可以明显提高预报质量。章国材[2]在研究预报员在天气预报中的作用时，指出预报员的作用是不可缺少的。因此在信息发展的年代，需要与时俱进，既要充分利用数值预报产品，也要发挥预报员的主观预报能力，找到数值预报与预报员主观预报的最佳结合点。

南京信息工程大学大气科学学院在培养预报员的教学课程中，“天气预报综合实习”是不可忽视的实践教学课，并且学生在主修此课程期间也表现出极大的兴趣，但教学效果仍有待提高，主要问题是学生过分依赖数值预报产品，导致预报准确率不高。谭桂容[3]分析了“天气预报综合实习”教学中的重点和难点，并提出了课程中的常见问题，如学生把握不了天气的整体形势，缺乏动态演变观念，局部系统分析不周详。本文旨在充分发挥学生的主观分析能力，使其更好更有效地应用数值预报产品，提高预报的准确率。

1 现代天气预报业务与课程现状

1950年，我国开始了天气预报业务，预报是由预报员依据天气学理论分析天气图外推形势制作的。1960年，数值预报正式提供给预报员使用，在原有的天气学方法制作预报的基础上，增加了数值预报产品[4]。数值预报是从观测到的大气、海洋资料出发，借助计算机对控制大气、海洋的方程组进行积分，从而对未来的大气、海洋作出预报，此时数值产品只是作为预报员预报的参考工具。20世纪80年代初，数值预报已取得了重大成就，主要表现在卫星遥感资料的应用、数值模式分辨率的提高和数值模式描述大气物理过程的精细化等细节处理的得当。目前数值预报基本取代了预报员的形势场外推预报，并正向单要素预报发展，这是预报员值得骄傲的成就，但数值预报仍存在着一定的问题，主要表现在以下两个方面：

(1)对不同尺度的系统，预报准确率不同。对于天气尺度的系统，7～8天的预报准确率是可圈可点的，而中小尺度系统的预报还不成熟，主要原因在于模式对云、降水、下垫面的模拟比较粗糙，方程组过于简单，导致模式对中小尺度的系统预报能力薄弱，掌握不住短时强对流性天气，出现严重漏报的现象。

(2)数值预报对转折性的天气预报能力差。模式把复杂的大气、海洋运动，用简化的数学、物理方程程序化，不可避免地忽略某些天气系统的变化，因此对于转折性的天气难以预报准确。

相反，预报员具有主观能动性，预报员在实践中的经验积累来源与对历史真实大气过程的亲身体验，对天气过程的关键细节更具有丰富的经验，突破了模式的局限性。对于中小尺度系统的天气，应用卫星、雷达、自动站等非常规资料，对短时强对流性天气做出及时的预报。对于转折性的天气，根据历史个例相似性，预报员则能提供针对性的预报结论。从而预报员可以对模式不能把握的天气做出更好的预报。因此，即使现阶段数值预报业务的发展已日渐成熟，但以天气学方法为主导思想的预报员主观分析和数值预报产品的有效结合，仍为目前预报业务的指导思想，缺一不可。

“天气预报综合实习”课程是我校大气科学专业学生走向预报员工作岗位的重要实践教学课之一，在授课中教师运用中央气象台自主研发的气象信息综合分析处理系统(Meteorological Information Combine Analysis Process System，简称MICAPS)[5]训练学生，该系统通过各种气象数据的图形和图像，对各种气象图形进行编辑加工，实现了人机交互功能，为预报员提供了一个信息全面、方便快捷的中期、短期、短时天气分析预报制作的工作平台。实习内容是用实况气象资料作未来24～48小时内的公众要素预报，包括天空状况、风向风速、温度预报。此内容贴近生活，因此学生在听课过程中表现出极大的兴趣，这对教学效果有着积极正面的影响，教师在讲课的过程中也仔细全面地讲解了天气预报的两种方法，即天气学方法和数值预报方法。结果笔者发现学生在学习过程中的兴趣基本落在数值产品上，在预报过程中完全依赖数值预报产品，而缺乏主观判断分析能力。

2 原因分析

针对课程现状，笔者与学生深入谈话并做了详细的调查问卷，总结原因如下：

(1)天气学方法的单调性。天气学方法即是用所学的理论知识对天气形势进行合理的外推，其步骤繁琐，天气图内容单一，方法难度大，思考要全面，学生听到这部分授课内容时往往会眉头紧锁，表示听教师讲解基本可以接受，但自己分析新的形势时无从下手，只能考虑一到两个简单的方面，而想不到更深入、更广的内容，学生对此内容存在抵触心理。

(2)数值产品的多样性。学生在经历了枯燥单一的天气学方法后，第一次接触数值产品预报图，表现出极大的好奇心，因为数值预报产品不仅种类繁多，而且直观易懂，不需要过多的主观分析，就可做出天气预报，此时学生已经把枯燥的天气学方法抛于脑后。

(3)学生理论联系实际能力薄弱。在开设“天气预报综合实习”课程前，学生已主修“天气学”“天气学分析”“天气学诊断分析”“卫星气象学”“雷达气象学”等理论课程，但把理论应用到实践时效果却不尽如人意，在学习天气预报过程中引导学生进行理论与实际相结合存在一定的困难，要转变学生的思想需要一定的时间，而课程时间有限，学生接受能力有别，因此存在部分学生在课程结束后仍然没有掌握天气预报的技术要领。

3 教改思考

由以上分析可知，多种原因导致学生在预报过程中过分依赖数值产品，而忽视了本身的主观分析，数值预报产品得不到广泛、有效的应用。笔者通过近两年的研究，试图寻找出解决方法，提出以下几点建议：

(1)加强“有纸化天气预报”阶段的实践内容。增加手工分析天气图课时，学生虽然主修过“天气学分析”课程，但是对于槽线、切变线、高低压中心、锋面的定位仍不够准确，需要任课教师对这部分内容反复深入指导，只有让学生自己绘制出准确的天气图，才能更深入地掌握天气整体形势，细致分析局部系统的生消演变，在此阶段教学过程中切忌求快，一定要让学生掌握用天气学方法分析未来天气形势和影响系统，建立短期预报思路。

(2)加强数值预报产品性能的对比分析。由于模式的初始值、物理过程、动力过程本身的不确定性和局限性，使得预报结果总是存在不同程度的差异，教师通过实况资料讲解各种数值预报产品的性能，使学生认识到数值预报产品是有一定的不足之处，从而在使用过程中加以订正，而不是不加思考地直接拿来数值预报结果，缺失了主观能动性的发挥。

(3)强化学生掌握“人机结合”的重要性。通过历史个例讲解，让学生认识到天气预报中预报员的作用体现在对数值模式产品了解以及对各种资料和方法的综合分析应用和订正能力上，尤其对复杂的、局地性的天气，预报员在预报过程中起着至关重要的作用。

(4)采取独立思考、分组讨论、组织学生观看中央气象台会商相结合的教学方式，先让学生独立思考天气系统的生消演变，然后分小组讨论，毕竟单体个人的思维方式是固定的，很容易忽略天气图中重要的信息，小组讨论的教学方式有利于学生互相个体思维中的亮点，学生在讨论中之间互相学习，反而比教师的 “填鸭式”教学效果好。在授课期间，组织学生观看早上8点的中央气象台全国天气会商，让学生了解目前气象部门的业务流程，在观看的过程中学习各省台领班预报员的预报思路和方法。

4 结语

“天气预报综合实习”是我校大气科学专业必修课之一，也是学生走向工作岗位的最后一课，是结合学生大学四年所学的专业理论知识，理论联系实际的一门实践课。此课程旨在通过集中的训练，让学生熟练掌握天气预报的基本思路、合理有效地利用各种信息图表，发挥人脑的主观能动性，作出及时的天气预报，因此对学生主观能动性的培养应长抓不懈，为地方气象台站培养高质量的应用型人才。

参考文献：

[1]薛纪善.和预报员谈数值预报[J].气象，2007，33(8)：3～11.

[2]章国材.预报员在未来天气预报中的作用探讨[J].气象，2004，30(7)：8～11.

[3]谭桂容.天气预报综合实习课程的教学研究[J].气象水文装备，2010，21(3)：56～57.

[4]端义宏.中央气象台天气预报服务业务的过去、现在和将来[J].气象，2010，36(7)：5～11.

[5]吴洪.气象信息综合分析处理系统(MICAPS)第三版培训教材[M].北京：气象出版社，2010.