如何摸透颱風的行蹤（瞰前沿）

網友：前不久，中國科學技術協會發布了2025十大前沿科學問題，“颱風路徑異常與強度突變”入選。現在正值颱風多發季節。我想知道，颱風為何會發生路徑異常與強度突變？氣象雲圖上的颱風漩渦背後，在現實中有哪些待解的密碼？

編輯：2025年第4號颱風“丹娜絲”的行進路徑受到很多關注。它一度直撲我國台灣，在浙江近海陡然轉向西進，讓沿海城市嚴陣以待。這種路徑突變，恰是颱風令人捉摸不透的寫照。本期我們邀請中國科學院院士、南京大學校長談哲敏等專家，解析颱風為何會走“迷蹤”，科學家又如何研究應對。

精準預報為何異常困難？

難以穿透狂暴風雨進行精細化觀測

颱風路徑決定影響區域，強度則決定破壞能量。颱風路徑與強度的細微偏差，都可能引發災難性後果。因此，精準預判未來氣候條件下的颱風風險尤為重要，破解颱風的演變密碼迫在眉睫。

颱風為何難以準確預測？關鍵問題在於，颱風是一個在複雜環境中演化的超級系統。颱風移動路徑和強度受到颱風自身結構、大氣環流、海洋環境、地形地貌等多種因素共同影響。

首先，颱風內核如同風暴的“心臟”，其內部結構的突然變化可能導致強度在數小時內驟升或驟降，而現有觀測手段難以穿透狂暴風雨，對其內核的對流結構進行高精度、即時的精細化觀測。其次，颱風生存的環境錯綜複雜，任何一個環境因素的變化都可能會對台風路徑和強度產生重要影響。最後，颱風的內核結構與其周圍環境之間存在複雜的多尺度相互作用，讓精準預報台風變得異常困難。

颱風異常路徑，是相對於常見路徑而出現突然偏折的小概率路徑事件。1986年第16號颱風“韋恩”先後經歷了5次顯著的路徑轉變，包括4次180度轉向；1991年第19號颱風“耐特”則先後經歷了5次大角度的轉變，包括3次逆時針打轉；2001年第16號颱風“百合”由我國台灣島東北方向切入登陸，經西南方向入海，三度急轉彎，且出現停滯迴旋少動現象。從這3個颱風的發展不難看出，預測颱風異常變化的路徑挑戰極大。

颱風強度有時會在短時間內發生劇烈變化，這種強度突變包括快速加強和快速減弱，一般指24小時內颱風中心附近最大風速增加或減小達到甚至超過15米每秒。對此，目前仍沒有有效的預測手段。

如何完善颱風預測？

人工智能技術為改進颱風預測帶來新途徑

為做好颱風預測，氣象工作者正構建起天、地、海一體化的“天網”。比如，通過氣象衞星和地基雷達捕捉颱風渦旋內部雲雨結構；藉助觀測飛機穿越颱風，投放下投式探空儀；通過海洋浮標陣列、自主水下航行器持續監測海洋變化，為理解颱風和改進預測提供珍貴的資料等。

圍繞颱風演變，氣象學家開展了系統的科學研究，探索颱風與海洋之間的能量交換機制，揭示不同尺度對流系統影響颱風強度和結構的物理機理，理解大尺度環流改變颱風軌跡的規律。這些對台風發生、發展物理機制的深入挖掘，為改進預報水平奠定了基礎。

比如，基於對大氣運動物理規律的深刻認識，科學家研發了全球/區域一體化數值預報模式，根據海量觀測數據，求解包含複雜物理過程的方程組，生成未來數日的颱風路徑和強度概率預報；開發集合預報技術，利用計算機進行“多重宇宙推演”，通過微小擾動生成多個可能場景，揭示預報的不確定性範圍。

人工智能技術的快速發展為改進颱風預測帶來新途徑。從能快速識別關鍵特徵的“小模型”，到能從數據中深度挖掘隱藏關聯的“氣象大模型”，再到“大模型+數值模式”的強強聯合，深度學習技術正多維度賦能颱風研究，革新傳統預報範式。

為解決颱風路徑異常的業務預報難點，2012年起，國家氣象中心發展和完善了基於多集合預報的颱風路徑集合預報訂正方法。2024年國家氣象中心建立了新一代的全球枱風路徑超級集合集成預報技術，該技術方法將天氣預報模型與人工智能模型融合，有助於更精準預報台風路徑。

颱風研究未來的目標是什麼？

有望編織一張愈發細密可靠的“風暴預警網”

儘管科技手段日益強大，颱風預報，特別是對路徑異常與強度突變的精準捕捉，難度依然很大。

比如，引導颱風移動的天氣系統的細微調整，常常令颱風突轉或停滯；當兩個或者多個颱風靠近，相互之間牽制的強大力量會使各自路徑發生大幅擺動；颱風登陸時與地形發生相互作用也會影響其移動路徑與強度，受地形抬升作用還容易觸發局地特大暴雨。

精準預測強度劇烈變化和路徑突變，需要深刻理解多尺度物理過程和天氣系統之間的複雜相互作用，目前仍然是科研、預報及防災決策的難點。

即便颱風路徑和強度預報準確了，對台風內部精細結構的認識和準確預測仍然是難以攀登的“高山”。對台風帶來的局地狂風、極端暴雨等精準落區和強度的預報，依賴於對台風演變有重要影響的中小尺度物理過程的深刻理解和超高分辨率模擬能力。科學家們為此還需付出更大的努力。

值得一提的是，颱風常在海洋上“悄然孕育”，近海生成的颱風從擾動到命名可能間隔很短，造成預報應對的巨大挑戰。颱風究竟如何從熱帶對流雲團中“破繭而出”，仍然是學術界公認的難題。

在氣候變化的背景下，颱風未來活動的長期定量預測存在很大不確定性。目前最先進的氣候模式對海氣反饋、雲過程等關鍵環節的刻畫水平有限。面對上述挑戰，傳統基於“平均狀態”的防災策略已顯不足。社會需要更精細化、更智能化的動態預警，更具韌性的基礎設施設計，以及更靈活高效的應急響應機制。因而，如何將日益增長的科研認知轉化為更精準、更有韌性的防災決策，仍是艱鉅任務。

對台風發生、發展的深刻理解與準確預測，是人類認知自然、與之共處的永恆挑戰。隨着觀測網絡日益縝密、數值模式日益精進、人工智能日益賦能，我們有望編織一張愈發細密可靠的“風暴預警網”。不久的將來，當颱風來臨，我們或許能更從容地應對。

（作者分別為中國科學院院士、南京大學校長，中央氣象台首席預報員，南京大學準聘副教授，本報記者喻思南採訪整理）