天气预报为什么知道天气？
这个问题我十年前想了很久，从哲学角度去思考，最终得出来的结论是，人类目前所拥有的科学知识无法完全解释这个问题的本质。 把问题简单化之后，就变成了一个问题：
1、人为什么要预测天气？（目的是什么？）
2、人如何去预测天气？（方法是什么？）
3、人如何知道天气？（原理是什么？） 第一问题比较主观性，不同的人群目的不一样。对农民来说，最关心的是雨水和晴天；对于做期货的人来说，关心的是气温和风力风级；而渔民最关心的可能不是阴天雨天，而是台风风暴潮。不同的目的决定了不同的工具和方法。
第二问题相对较复杂，现在气象探测手段很多，卫星云图、气象雷达、大气压强、气温湿度等等，这些数据通过一定的模型，可以得出比较准确的风向风速，再结合距离的远近和时间差，可以比较准确地预测一段短时间内空气运动的趋势。
第三问题相对最简单，但也是最神秘的问题之一——人类怎么能够知道几万公里外云层中的电荷分布情况，以及云层与地面的电磁感应现象呢？ 目前科学界对此的回答是模糊的“量子纠缠”和“波粒二象性”。这等于没回答。所以这个问题也就一直在这里悬着。
不过我近年来有了一个新想法，也许能解释一部分这样的问题。那就是：宇宙中确实存在着一些随机的能量波动，它可能来自于宇宙大爆炸的原初脉冲、也可能来自暗物质或暗能量的存在形式。这些波动是以一种难以想象的速度在膨胀，它们的轨迹是无法预测的，就像抛硬币一样，正面概率50%，反面概率50%。但它们实际的影响效果却是不可逆的。比如说使电子倾向于在一个方向移动而使得电流产生，使水分子的氢键断裂从而形成洪水。
如果这能成立的话，那么很多事情就可以用概率来解释了。比如地震，火山爆发，海啸，甚至气候变化！ 这简直是在打上帝的脸啊……
最常用的天气预报方法是外推法，就是利用现在的气象数据，比如地面气象观测，天气雷达，气象卫星，天气图等等，应用气象学基本理论，比如热力学方程、运动方程、连续方程等等，根据现有的大气状态，推算出未来一段时间的大气状态。
举一个简单的例子，风就是气压梯度力作用的结果，如果我们知道了今天的气压场，利用气压梯度力的公式就能算出气压梯度力的方向和大小，也就能算出该地的风是什么样子。如果该地没有摩擦力，并且风也不发生变化，那么一个小时之后，该地还是这个风，我们就报了一小时之后这个地面点的风力和风向。
实际上，随着摩擦力作用以及温度场的变化，风本身肯定会变化，而且其他气象要素也不是静止的，比如云会变化、会下雨等等，要素之间又互相影响，而且地面的风会受到上空风的影响，所以想要预测一个地区的天气状况，必须建立一个多要素、立体的天气实况模型。
为了方便描述，前面把问题简化为一个地区的一个点，用这个点的风预报来代替整个地区的天气预报，实际上气象要素在空间上是连续分布的，如果我们以一定的空间间隔，把待预报区域离散成一个个网格点，再进行前面的那些操作，就能做出一个网格化预报，如果把网格点足够密，就可以得到较高分辨率的天气预报产品。
在具体操作中，网格点的气象要素预报是用数值算法求解流体力学方程组和热力学方程组，把方程组的解作为预报的结果，这通常要用功能很强的计算机来完成，比如我国的“银河”计算机，美国的“风暴追踪者”计算机，这种用数值计算方法进行的天气预报叫数值预报。
数值预报的结果还要经过人工订正才能发布，因为现有的数值模式还存在许多缺陷，比如没有考虑下垫面的粗糙度、热容量等等参数，不能分辨地形、海陆轮廓等因素，因此数值预报需要根据气象要素的时空分布规律和天气学理论进行主观订正。经过人工订正后的预报结果再由气象台站以天气图形式通过传真、电报、电传、通信卫星广播和气象卫星用户终端系统、国际互联网等手段向各级气象台站和其它用户发布。各级气象台还可根据中央气象台的预报和当地气象资料，再次订正后向社会发布。
