“東邊日出西邊雨”背后的真相
——天氣預報為什么不能做到100%準確

文｜雷君慧

“局部地區(qū)有暴雨”“午后局地有陣雨或雷陣雨”，這些話在天氣預報中經(jīng)常會被提及，有人就會問，局部、局地到底在哪里，為什么預報員不能準確地告知某時某地有暴雨，為什么天氣預報不能做到100%準確。讓我們一起來了解一下。

天氣預報如何制作

天氣預報簡單來說就是搜集大量的氣象數(shù)據(jù)，通過物理方程利用數(shù)學的方法去計算未來一段時間天氣是怎樣的一件事情。從宏觀上來說，天氣預報的制作需要經(jīng)過數(shù)據(jù)收集、天氣圖制作、天氣圖分析、數(shù)值天氣預報等幾個方面。

第一是收集各種氣象數(shù)據(jù)。目前在中國每個縣都有一個國家氣象站，這些站點的儀器有的能夠提供降水量、氣溫、氣壓、溫度等基礎氣象信息，有的能夠提供天氣現(xiàn)象、能見度、閃電定位等復雜天氣信息，探空氣球則可提供一直到平流層的溫度、風、氣壓等變化信息，再加上氣象衛(wèi)星和天氣雷達等采集到的數(shù)據(jù)，所有的這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸?shù)焦潭ǖ胤健Ｋ鼈兪翘鞖忸A報制作的基本素材。

第二是制作天氣圖。計算機按照有關規(guī)定把傳輸回來的氣象觀測記錄填在一張圖上，這種圖就叫天氣圖，它可以反映出各地實時天氣情況。

第三是分析天氣圖。預報員運用所學的天氣學原理、動力氣象等理論知識加上自己在預報實踐中總結(jié)出的經(jīng)驗，結(jié)合當?shù)靥鞖狻夂蛱卣饕约暗匦蔚纫蛩貙μ鞖庑蝿葸M行簡要分析，初步得出一個未來天氣概況。

第四是用計算機進行數(shù)值天氣預報。把所有觀測到的氣象資料輸入計算機系統(tǒng)，通過計算機中描寫天氣演變過程的動力學和熱力學方程組，計算求解出未來的天氣現(xiàn)象，這就是數(shù)值天氣預報。數(shù)值天氣預報可以精確到定時、定點、定量，它已逐漸成為天氣預報的主流。

看似簡單，但是真正計算出一個天氣預報的結(jié)果是非常難的。每分鐘采集到的氣溫、氣壓、溫度等數(shù)據(jù)都是海量數(shù)據(jù)，此前處理這么多數(shù)據(jù)需要花很長時間，“大國重器”的出現(xiàn)將時間縮短到只要幾秒。這個“大國重器”就是中國氣象局2018年投入使用的新一代超級計算機“派-曙光”，其峰值運算速度達到每秒8 189.5萬億次，約為此前中國氣象局使用的進口高性能計算機系統(tǒng)的8倍。

大氣觀測

專業(yè)人員根據(jù)不同的需求，將原本枯燥的專業(yè)術(shù)語“翻譯”成人們?nèi)菀捉邮艿恼Z言、圖畫等，在不同媒體平臺發(fā)布，就成為了我們每天接觸到的各種天氣預報的最終形式。

天氣預報為什么不準

理由一：它還很年輕

近代天氣預報形成于19世紀的挪威學派，距今只有100多年的歷史，而以現(xiàn)代探測技術(shù)和高速計算機支持的數(shù)值天氣預報為標志的現(xiàn)代天氣預報大致開始于20世紀50年代，只有不到100年的歷史，對于一些天氣的發(fā)生、發(fā)展、演變的機理，還有待于進一步掌握。

理由二：蝴蝶效應

“蝴蝶效應”是指在一個系統(tǒng)中，初始條件下極小的變化能帶動整個系統(tǒng)極大的連鎖反應。在我們的眼前，有“無數(shù)只蝴蝶的翅膀”在煽動著，城市化、工業(yè)排放、汽車尾氣，錯綜復雜的地形地貌等無時無刻不在發(fā)生著微妙的變化，而這一切在運算中都無法進行準確的描述。

理由三：觀測有盲區(qū)

目前，中國已經(jīng)建成陸海空天一體化的精密氣象監(jiān)測系統(tǒng)，有了氣象衛(wèi)星、雷達、區(qū)域自動站等，觀測視野更加開闊，但離我們的要求還有不少差距。氣象衛(wèi)星中靜止衛(wèi)星距離地面36 000千米，極軌衛(wèi)星距離地面800千米，分辨能力比較有限。雷達也存在觀測不到自身上空以及受地面建筑影響的缺點。

氣象觀測場

理由四：天氣的局地性

強對流天氣，水平范圍較小，生命期較短，天氣現(xiàn)象激烈，往往在幾個小時之內(nèi)就從發(fā)生、發(fā)展到消亡，帶來的雷暴、冰雹、短時強降水天氣可影響幾千米的范圍。在強對流天氣盛行的季節(jié)，相差數(shù)千米的兩地，天氣常常會迥然不同。對于分處兩地的人來說，可能就是東邊日出西邊雨。

理由五：公眾的認知

公眾對于氣象這一門自然科學的認知還需進一步提高。預報的不準確跟人們的選擇性記憶以及心理預期值過高有關。此外，高度的城市化進程使得各行各業(yè)對氣象敏感度增加，這就導致公眾對氣象預報的準確與否提出更高的要求，希望通過精準的預報來減少生產(chǎn)生活的損失，過高的心理預期疊加天氣預報的可預報性，致使公眾對天氣預報的準確性有不少懷疑。

希望技術(shù)、預報員、公眾共同努力，將天氣預報做得越來越準，使其充分發(fā)揮氣象防災減災第一道防線作用，充當好“消息樹”“發(fā)令槍”，減少人民生命財產(chǎn)損失。