天气预报是怎么测算?
首先,需要说明的是,目前气象预测还是基于大气运动的三维模式,即通过计算三维大气状态(x,y,z三坐标分量)随时间的演化来预测未来一段时间内(如10天或更长时间)的天气情况;而所谓的“天气”是一个时间概念,指从某日18时到次日18时的天气变化情况。每天中午更新的气温预测和每周初更新的一定时段内的降水预测都是基于这一原理。 气象学家们已经建立了较为完善的大气运动数学模型,从而可以通过计算机进行模拟,并得到某个地区在未来若干时刻的气象情况。
这里就涉及到一个如何建立大气运动模型的问题。实际上,人们现在所采用的大气运动方程是基于假定气流完全混合,即任何一点的气压、温度和湿度沿时间变化情况下都是一样的——这种假定称为“理想化”。在理想气体条件下,由质量守恒定律和动量守恒定律可以推导出描述空气运动的偏微分方程组。
这些方程是建立在宏观基础上的,也就是说它们只考虑了大气整体的变化情况,而没有考虑到其中的微小细节。虽然如此,这些方程的解仍然能够很好地反映大气的真实变化情况。只要输入合适的初始条件(某一瞬间的大气状况),就可以算出未来任意两时刻的大气状况。 当然,在计算过程中还需要一些边界条件和初始条件的假设,这样才能保证计算的准确性和可行性。