淺談概率預報

現今天氣預報是利用超級電腦，再配合物理方程式模擬大氣變化，將觀測數據輸入進行運算得出結果，再由預報員演譯。由於運算時涉及數學上的數值方法，所以稱為「數值天氣預報」。

然而由於大氣混沌的特性，只要輸入的數據出現輕微偏差，結果可能完全不同。換句話說，預報員無法確定預報的可信性有幾高。不過隨著電腦運算速度增加，我們可以增加運算次數，利用不同輸入數據來模擬偏差，得出不同預報再取平均值，稱為「集合預報」，研究發現集合預報的長時間的平均表現比單一預報為好。

假如不同預報的結果接近，分佈在小範圍內，預報員就有較大信心。相反，假如預報的結果分散，分佈在大範圍內，預報員的信心就較小。利用統計學方法將這種「信心」表示出來，就成為「概率預報」。例如香港天文台公佈的氣溫延伸預報，氣溫預報以顏色範圍來表示，有最高值及最低值，中間的範圍有不同顏色，代表該數值出現的概率（機會率）。紅、橙及黃色表示出現概率較高，在百分之五十或以上，其他顏色表示表示出現概率較低，低於百分之五十。

圖：2018年9月3－16日香港天文台最低氣溫預報（來源：香港天文台）

而隨著預報時間越長，紅、橙及黃色的範圍越小，表示信心越低。在閱讀氣溫延伸預報時，我們不應太著重數值，反而要留意趨勢，並且只參考概率高於百分之五十的範圍。

除了氣溫，熱帶氣旋路徑預報亦可以「概率預報」的形式出現。 香港天文台於去年推出「熱帶氣旋路徑概率預報」，地圖中某個位置的顏色代表熱帶氣旋中心在九天內經過該位置120公里範圍內的機會，而顏色代表的概率與氣溫延伸預報相同，即紅、橙及黃色代表概率在百分之五十或以上，其他顏色代表概率低於百分之五十。由於預報路徑偏差隨時間而增大，即使預報熱帶氣旋於數日後正面吹襲，預報路徑上的概率亦會隨時間而減少，由紅色逐漸變為藍色。

圖：2018年9月2日超強颱風飛燕的路徑概率預報（來源：香港天文台）

基於現時科技未能準確為熱帶氣旋定位及預報位置，在香港天文台的「熱帶氣旋預報路徑圖」上亦提供了一些圓形，表示現時定位及預報位置可能出現的偏差。圓形的半徑大小與概率有關，現時的設定為百分之七十，即十次相似定位及預報有七次偏差在圓形範圍內。根據香港天文台網頁，現時不同時間的偏差如下：

雖然半徑是固定的，但每個熱帶氣旋的實際偏差都不相同。較強的熱帶氣旋由於結構良好，分析位置的偏差會比較弱的熱帶氣旋為小。而一個採取偏西路徑移動的熱帶氣旋，預報位置的偏差會比一個採取偏北路徑移動的熱帶氣旋為小。

圖：2018年9月2日超強颱風飛燕的預報路徑及偏差範圍（來源：香港天文台）

原文刊於：https://hk.news.appledaily.com/local/realtime/article/20180908/58642539