天气预报为什么不能预报?

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首先,气象学(Meteorology)是研究自然界空气中的云、雾、雨、雪、霜等物理现象的科学。我们人类目前能够准确预测的只能是在一定时间尺度下自然界的这些物理现象。而短期天气预测属于流体力学的范畴,它的基础理论就是大气运动规律(The Laws of Motion of the Atmosphere)。

尽管牛顿定律在微观领域有局限性,但在宏观上对真实的大气情况还是描述得相当准确的;而现代的数值模拟方法更是通过计算机把大气运动的现象重新演示了一遍,为我们提供了实时、动态的解释。 从科学的角度来看,用数学模型来模拟未来一段时间内的天气变化是可行的。

其次,气象学家已经掌握了一些设计良好的算法和编程框架,可以用现代的编程语言来实现这些算法,并通过大型计算机来模拟成百上千个运行中的大气系统,从而得到未来一段时间天气变化的细节。 举个例子,美国太平洋舰队的“鲍勃·迪克号” (USS Bob Dole) 上的风速和风向传感器每10分钟就可以提供一组新的数据,这组数据的格式可以很容易地用程序读取并输入到计算机中,然后再经过复杂的计算后输出一系列的等价参数,最后再用图形化界面显示出来。 这种及时性的特点使得短期天气预测变成了可能——“今天晚上是否会下雨”这样的咨询在几个小时后就能从计算机中得到答案。 但这里需要指出的是,这里的“报”是一种相对狭义的定义——它指的是收集大量历史数据并利用这些数据来训练一个数学模型,然后这个模型对新提交的历史数据进行预测,再把结果返回到用户手中。这个过程不是真正意义上的“报”,因为它只是对过去和现在情况的统计总结,并不能超前的预见事件的未来发生发展进程。 但人们总是渴望了解更远的时间段内的天气变化趋势,比如下个月是否一直阴雨绵绵或者总是阳光灿烂?明年这个时候会不会赶上拉尼娜事件而导致高温酷暑?这些问题都属于这一类,它们的回答需要更长的时间跨度,因此目前的科技水平还无法准确给出解答。

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天气预报是一个比较笼统的称呼,准确地说应该叫“天气预报业务”或“天气预报服务”。天气预报的实质是利用先进的科学技术,根据大气客观运动规律,利用高性能计算机,对未来的天气形势和天气要素变化作出的科学预见。

天气预报作为一项业务具有很强的时效性,每天都要定时制作和发布,在天气发生剧烈变化时需要加密制作和发布预报预警信息。天气预报是气象部门需要重点开展的一项业务工作,投入了人员和技术方面的大量资源。

天气预报的准确率虽然与人们的期望还有很大差距,但天气预报自身还是一直在“进步”,在不断改进科学方法,提高预测技术,发挥社会效益。目前,天气预报能力已达到“5-7天预报、10天展望”的能力。一般天气形势预报可以提前5-7天做出预报,10天内的天气形势可以提前做出展望。在“5-7天预报、10天展望”的同时,通过资料收集、方法革新、技术跟进、模型迭代,使未来24小时内的天气预报成为实时“精细滚动”的短时预报,不断提高24小时内的天气预报准确率。

天气预报目前还没有达到百分之百的准确,主要影响因素有:

1、受大气运动初始状态影响,初始场误差不可避免。

2、大气运动方程组存在病态问题,初始误差随着时间发展将急剧增长。

3、正演数值模式尚不完善,不能精确反映大气的运动。

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