天氣預報幾時準

氣象預報很難精準

２００４年一個星期六的下午，一對新人在美東佛蒙特州的一個小島上舉行婚禮。氣象預報說今天是個好天，實際天氣比預報的還要好。

然而，新郎新娘親吻過后，就開始變天了。那陣狂風持續了不過幾秒鐘，卻像龍卷風般怪異不可預測，舉行婚禮的大帳篷被連根拔起，很多賓客被飛舞的尖樁和玻璃擊傷。

繁華或毀滅、活命或死亡，也許就取決于精確的氣象預報。因此，我們要求氣象學家做到幾乎不可能的事：弄清楚整個地球大氣層的戲劇性變化，然后告訴我們，在這里，今天，下午４點３０分，會發生什么事。

氣象所涉及的許多物理作用，我們幾十年甚至幾百年來都已有所理解，然而，那些力量組合的方式與遵循的變數是如此眾多，精準的氣象預報總是可望而不可及。

資料總是不夠用

想推斷未來天氣，就必須了解當下情形，也就是氣象學家所謂的“目前狀況”。這是氣象學最為艱巨的任務之一。

美國國家氣象局每天都要接收大量觀測資料，有來自地面觀測站的１９．２萬筆、來自船只的２７００筆、來自氣象浮標的ｌ．８萬筆、來自飛機的１１．５萬筆、來自氣球的大約２５萬筆，以及來自衛星的１．４億筆。此外還有通過海外觀測網絡取得的無數資料。然而這一切都還嫌不足。

當今的氣象預報是由電腦模式挑大梁，它需要更多、更整齊的氣象數據，數據必須來自涵蓋全球且延伸入大氣層的網格上均勻分布的各個點，且每小時要更新一次，每分鐘更新一次更好。但現實世界中這是辦不到的：衛星很難看透厚厚的云層，也無法詳細掌握風況；氣象站、氣球、飛機和船在全球分布不均；而很多地方，例如非洲等貧窮大陸上的大片地區，連地面觀測都極為稀少。

借助大氣模擬機

為了彌補那些觀測空白，氣象學家以大氣層近期的最佳圖像為本推算未來，獲得氣象“預報”。

這臺被稱為“數值模擬”的時光機，其實是一種大氣的電腦模式，不是由空氣和水蒸氣組成，而是數據和方程式。方程式描述了影響天氣的關鍵過程，例如氣流、蒸發、地球自轉，以及水在凝結或凍結時的熱量釋放等。當氣象學家在模式中輸入大氣情況的數據并執行方程式后，模式就會預測大氣如何發展。

這項計算極為費力。位于馬里蘭州蓋瑟士堡的“國家環境預報中心”（ＮＣＥＰ）電腦中心，如今在一臺稱作“藍機”的超級電腦上進行大量數學方程式的運算，該電腦是世界上最強大的氣象預報設備之一。這臺新機器很像一座放滿高科技檔案柜的倉庫，目前尚未全速運作，不過到２００９年時，它就可以在一秒鐘內處理８．６萬億筆計算。

然而，就算是最精密的電腦模式，也大幅簡化了真正的大氣狀況。某些模式可以推算出１６天后的情形，但在那種情況下，精確性已經大為降低，只能預測氣溫是否會高于或低于正常月平均值。這一切都表示我們需要更多的電腦運算。

“蝴蝶效應”讓問題復雜

還有一種叫做“蝴蝶效應”的東西讓問題變得更加復雜：一只蝴蝶在地球一側拍翅而產生的微乎其微的風，可能在地球的另一側引發一場風暴。這雖然是夸大其辭，但也蘊含著些許真理：某些微小的因素，都有可能對天氣造成舉足輕重的影響。

舉例來說，風向的輕微變化可能會讓一場風暴偏離預期路徑好幾公里。在冬季，不及一度的溫差就可以決定是下雨、下雪、下凍雨，還是下霧。那點小小的區別，對數百萬人的影響可大了。

為了因應蝴蝶效應，氣象預報人員仰賴一種稱為“系集預報”的策略。他們以一套初始條件為基礎，做出許多組預報。每一組都加入略微差異的“擾蕩”，例如風速每小時一公里的增減、一度的溫度變化、濕度一個百分點的不同等。這么一來，預報就成了統計學：比方說，５０筆電腦運算結果中有４３筆指出會下雪，７筆則預測下雨。正因如此，許多氣象預報都使用像“可能”或“很可能”這樣的字眼，且用百分比來表達降水幾率。

氣象學家做預測

電腦沒有最后決定權。電腦模式得出結論后，輸出的信息會被轉換成較易讀的圖表，在美國的話就是送往水文氣象預報中心（ＨＰＣ）。在那里，血肉之軀的氣象學家根據機器得出的結論再做進一步預測。

某個秋日，氣象預報員布魯斯·泰瑞坐在兩側都是電腦熒幕的工作站前。就那一天而言，泰瑞的任務是判斷雨會降在哪里、雨量有多少。電腦已經交出了它的最佳預測，現在輪到他憑直覺判斷了。他預報，暴風中心將會在凌晨為華盛頓特區帶來大雨，且暴風的前緣會在新英格蘭上方，極有可能帶來降雪。第二天，人們將發現他所言不假。

事實上，像布魯斯·泰瑞這樣的ＨＰＣ工作人員所做的不是真正的預報，而是提供給下面１２５家地方氣象臺的“指南”或“建議”。商業氣象預報人員也是運用這些基本資訊來供應氣象“產品”，像是電臺、報紙、電視臺和網站所需的花哨地圖和衛星圖等。有些人甚至專門出售天氣預報給想要找到最佳海灘的沖浪者，或是必須提前收到霜害警報的養蘭人。

天氣預測變火警預測

還有一些預報人員的工作領域已超出了天氣本身，轉而關注天氣對基礎設施、環境和經濟造成的影響。在佛羅里達，研究人員正把天氣預測轉變成火警預報。

野火對于佛羅里達擴張中的郊區一直是個很大的威脅：曾被開墾用來種植農作物的郊區土地如今長滿了灌叢和樹木，在亞熱帶的氣候中欣欣向榮。佛羅里達每年１２月到翌年５月是漫長的旱季，接下來的雷電季節又是美國本土中最劇烈的，更增添了火災的危險。刻意引燃的林火稱為“計劃焚燒”，可以降低這種風險，但得天氣恰當才行，因為熱風可能使火勢失控。

因此，氣象學家們試著把天氣預報與火警電腦模擬相結合，以推測計劃焚燒的火勢會如何發展。這并非易事，因為火會創造自己的天氣。例如，火的上升氣流會吸入空氣，產生風，助長火勢。但研究人員希望發明一種工具來告訴林務官員，該在何時何地放火，以及煙霧會如何擴散。

天氣預報前景尚好

那么，預報一般的天氣，例如大多數人生活中會遇到的寒流、毛毛雨和陽光，前景又如何？波爾德的大學大氣研究聯盟主席李察·安特斯說：正穩定進步中。

更精細的模式和更快的電腦將會加速這項進展。舉例來說，在美國一些主要城市進行的密集計算實驗計劃已經能夠預報２４小時后的雷暴，且誤差不過幾公里。盡管這還不足以保證野餐或婚禮不碰上雷暴，但對機場來說已經很有用了。

新生代的衛星將有助于突破目前天氣預報的限制。如果計劃進行順利，從今年１２月起，美國與中國臺灣合作的衛星，將借由接收全球定位衛星發送出來的無線電訊號來探索大氣層。這６顆微衛星將會收集穿過大氣后又進入太空的全球定位訊號，分析無線電波波速受到溫度和濕度的影響，創造出一幅包含這些大氣屬性的全球大氣圖。

另外有些衛星則會利用光對大氣層進行取樣。有一種稱為“激光雷達”的技術（ＬＩＤＡＲ，全名“光線探測和測距系統”），運作方式就像一支光線雷達測速槍。它先發出激光脈沖，再偵測空氣分子和塵埃粒子反射回來的光線，借此測出風速。用衛星載送的激光雷達，可以在測量站稀少的大洋上空追蹤風跡，而大洋正是颶風和臺風的誕生地。