天气预报技术

   日本的天气预报技术每年都在精度上不断提高。日本的天气预报是利用地面气象观测、超级计算机、太空气象卫星等多种方法综合进行的。气象预报在社会和经济生活以及防灾方面为人们提供帮助。本文将向您介绍日本不断发展的天气预报技术。

日本的天气预报

   自古以来，日本就受到暴雨、台风等自然灾害的侵袭，所以日本的先人们为了开发天气预报技术进行了各种的努力。现在，日本的天气预报员通过收集多种观测数据，利用超级计算机或其他设备进行数值预报，同时参考气象卫星、气象雷达以及被称为AMeDAS的系统的观测数据，进行综合判断。天气预报员根据这些数据发布天气预报告、警报或其他信息。日本气象厅的AMeDAS（自动气象数据采集系统）会从大约1300个站点自动发送有关雨量、风向、风速、气温、湿度等详细信息的测量数据。AMeDAS还可用于绘制暴雨、洪水等灾害的风险等级图。它分析来自雷达的降雨信息，并将这些信息与过去的危险数据联系起来，每10分钟创建一个彩色编码的图像，显示可能的危险区域。该技术被用于日本气象厅的网站以及合作公司开发的智能手机应用程序，以帮助市民进行防灾。

通过太空观测为其他国家作出贡献

   日本的气象观测于1977年拓展至了太空。目前，由两颗卫星——向日葵8号（2014年起）和向日葵9号（2016年起）共同观测天气。这些气象卫星的运行速度与地球自转的速度相同，它们会持续观测台风、低压系统和天气锋区等气象现象。海上的台风观测点很少，所以利用卫星监测台风就显得尤为重要。向日葵8号和9号具有“高频动态观测功能”，可以每2.5分钟观测任意一个点，从而自动跟踪台风并进行集中观测。
此外，日本气象厅还开展了一项名为“向日葵请求”的服务，利用卫星进行观测，以回应其他国家气象机构的请求。有了这项服务，卫星在收到请求后约一小时内就会对相关区域进行观测，并实时发送观测数据。通过这项服务获得信息的国家可以保持警惕，并在早期阶段采取应对自然灾害的措施。这样，日本的向日葵气象卫星也有助于降低其他国家的灾害风险。

预测越来越精确的超级计算机

   通过数值预报模型的进步和计算机的技术革新，日本的天气预报精度有了大幅提高。日本气象厅自1959年安装大型计算机以来，一直在不断进行着各种改进。目前，气象厅正在运行Cray XC50（理论最高性能为18 petaFLOPS；主内存存储量为528TB），这是该厅第10代专门用于执行气象相关任务的超级计算机。该机利用17种预报模型计算风、温度等因素随时间的变化，以预测大气的状态。
   超级计算机“K computer”是世界上第一个以极高的分辨率对整个地球大气进行模拟的计算机。2015年，它证实了可以提前两周左右预测台风的发生。另一方面，日本还利用最先进的超级计算机 “Fugaku”开展研究开发工作，旨在用数值预报对集中强降雨等事件的发生的进行早期预测。该系统对每10分钟从向日葵8号等设备发送的观测大数据加以了有效利用。

东京晴空塔®是一处气象研究站

   东京晴空塔®（高634米，约2,080英尺）作为世界上最高的独立式广播塔闻名于世。它也是全世界极具价值的研究站，许多观测设施都聚集在里面，用于研究城市上空的大气。该塔凭其高度在前沿研究中发挥着作用，例如：在497米（约1,631英尺）处，研究并了解发生在城市上空的雷电的特性；在458米（约1,503英尺）处，从大气中收集气溶胶，对形成冻结云滴的颗粒进行分析研究。而在大约250米（约820英尺）处，则在对东京排放的二氧化碳等大气中的温室气体进行着研究。在这个高度上的研究有望能够估计出这些排放的来源（如气体是来自植物还是化石燃料）。

   防灾科学技术研究所的三隅良平先生会在塔的458米处观察云滴。他说，“东京晴空塔®的特性使我们能够测量云内云滴的大小和数量，并与云雷达的数据进行准确对比。目前我们知道，我们可以在降雨前17分钟检测到雨水，我们的目标是能够在早期检测到突如其来的大雨等情况的发生。特别是希望在户外作业的人士能够利用这个时间采取行动，保护自己的生命安全。”

   据说，受气候变化等因素影响，暴雨和极端高温天气的发生频率有所增加。2004年公布的一项用地球系统模型制作的关于未来气温上升的模拟结果，给全世界人民带来了震撼。

   日本的海洋研究开发机构开发了这一“地球系统模型”。2018年，该模型将人工智能用于天气预报，在热带气旋发生前一周成功地高精度探测到了热带气旋的可能性，受到了全世界的关注。

   在日本，国家机构和民间企业都在积极开展利用人工智能的研究开发，利用人工智能进行天气预报的研究也在进行。未来我们应该对天气预报技术保持关注，不断进行先进的研究，通过对自然灾害的防备，帮助减少损失或防止灾害，以及解决全球环境问题。