當超強臺風頻頻來襲，怎樣才能更精準預判它的威力大小？

如今，這一世界級難題有了“中國方案”。近日，自然資源部第一海洋研究所（簡稱“海洋一所”）研究員喬方利帶領團隊原創建立的世界首個第三代臺風模式研究成果，在《自然》旗下頂尖地學期刊《通訊—地球與環境》上發表。海洋一所同步公開了第三代臺風模式源代碼，與全球科研同行與業務預報中心共享該成果。

據了解，國際主流預報系統對強臺風的平均預報誤差為18.8米/秒，而第三代臺風模式降至3.3米/秒，全面超越美國“氣象法案”針對颶風（美國將周邊海域臺風稱為颶風）設定的十年（2017-2027）攻堅目標，實現了我國臺風預報能力的代際跨越。

臺風是全球破壞力最強的自然災害之一。每年全球約有10億人口遭受其影響，造成的年均經濟損失高達一萬億元人民幣，占全球自然災害總損失的40%。隨著全球氣候變暖，超強臺風更加頻發，提升臺風強度預報精準度成為全球迫切的科技需求。

然而，過去近40年，全球臺風強度預報技術進展極其緩慢。人類針對臺風數值預報的科研探索已歷經70余年，上世紀50年代，美國和蘇聯科研團隊率先搭建了臺風數值預報模式框架，先后經歷了僅聚焦大氣過程的第一代臺風模式，以及實現海洋與大氣耦合的第二代臺風模式，但始終無法攻克強度預報誤差過大的難題。

“誤差過大的根源，在于對海氣熱量和動量交換機制這個基礎科學問題認知不足。”喬方利介紹，海洋是臺風生長、增強的核心“能量發動機”，海氣之間的交換決定了臺風強度的變化。而海氣交換過程本質是湍流運動——被諾貝爾獎獲得者稱作“經典物理學最后未解決的重大科學難題”。

針對這一世界級基礎科學難題，喬方利帶領團隊歷時20余年持續攻關，原創提出“浪致湍流”理論，解開了海浪如何影響海氣通量的科學謎題。

“傳統臺風模式看海面，就像對待固定不變的陸地，我們的新理論對此做出根本性翻轉：海浪絕不是固定不變的，它是海洋與大氣之間能量交換的‘泵’，這個泵控制了臺風的強度變化。”喬方利形象地解釋道，“在臺風快速增強階段，狂風把海面撕碎成密集的白色浪花和飛沫。這層由無數飛沫、氣泡構成的立體交換層，就像沸騰的水一樣，把海洋內部的熱量和水汽高效地‘泵’進大氣，效率遠超傳統理論估算的數值。在高風速下，這個立體層就像在海洋與大氣之間注入了潤滑油，大氣中的風速就會更容易變強。”

基于上述原創理論，團隊闡明了海浪對海洋湍流的調控機制，量化了海浪的海氣動量交換效應，并實現了海浪飛沫熱量輸送的工程化應用。該理論已被世界后續多項現場觀測和室內實驗反復驗證，并被歐美數十個頂尖模式研發機構采納應用。

依托基礎理論突破，喬方利團隊在國際上率先構建了第三代臺風模式。自2024年起，團隊組建中、美、歐國際合作團隊，對2020-2024年西北太平洋所有經歷快速增強的37個強臺風開展回報（回報與預報所用信息完全相同）并與觀測對比檢驗。結果顯示：第三代臺風模式提前3天回報/預報臺風最大強度的能力，較同期美歐日等多國業務化預報系統平均提升了82%，較同期世界引領的美國9.1米/秒預報誤差降低了64%。

“這并非對傳統模式的局部改良，而是對臺風預報底層邏輯的全面重構。”喬方利表示，該成果已逐步應用于國家和沿海區域業務化預報中心。在今年夏天的臺風季中，從“巴威”到“白海豚”，從強風到暴雨，第三代模式的預報結果已開始服務民眾。未來，第三代臺風模式將與AI深度融合，進一步提升臺風的智能化預報能力。

“海洋打個噴嚏，大氣系統就會感冒。我們不僅要摸清海洋的‘脾氣’，更要為全球氣候治理貢獻科技智慧。”喬方利說，團隊實現的基礎科學顛覆性突破，同樣適用于海洋預報和氣候預測。從解決國內防災減災的迫切需求，到在COP30等國際舞臺自信展示“中國方案”，我國不僅在臺風強度預報領域實現了國際引領，在海洋與氣候領域也正由長期“跟跑”邁向關鍵方向上的“領跑”，為全球海洋防災減災與氣候治理提供了更加精準的科技保障。

（大眾新聞記者 張文婷）