天气预报为什么能被预报?
首先,从科学的角度来讲是不太可能“绝对准确”的预测天气(气候)的。影响气象要素(气温、气压、湿度、风等)变化的因子太多了,来自地球内外部的干扰也存在不可预估性;并且气象要素的变化是连续的,而天气预报需要关注的是短期(比如几天内)的气象变化,这就使得天气预报具有了很大的模糊性和概率性。 但既然说“能够提前知道…的大致情况”,这就是有事实依据的——在一定的误差范围之内,且不考虑人为因素的影响,今天某个地方出现降水的概率是50%,明天这个地方降水概率就是70%,这种通过统计方法得到的结果其实是有科学根据的,也是人们日常经验的总结。
举个简单的例子,某台气象记录仪在24小时内记录了本地360个温度值,其中有80个低于0°C,200个高于0°C,那么计算得到的日平均气温就约有0.17°C,标准差约±0.66℃,若要求误差范围不超过±0.5°C,则错误概率不超过5%;若要求误差范围不超过±0.3°C,则错误概率不超过2%;... 当然,以上计算忽略了其它因素的干扰,实际上要复杂的多,但这仅仅是计算上的一种近似,并不能否认这种接近实际情况的可能性。
事实上,天气的变化要受到自然界的种种约束,所以天气要变化,必定要经过一个渐变的过程,在这个渐变过程中的某些时刻,必定会显示出某种有规律的特征,根据这些特征,可以推测未来天气变化的趋势。这些“特征”被人们总结成为天气预报的“依据”,也就是人们常说的天气“征兆”。
古代人们掌握的科学知识非常有限,为了能够及时、准确地了解天气,总结出一些天气规律,用这些规律来预报天气,如“早霞不出门,晚霞行千里”、“蚂蚁搬家”、“蛇过道,大雨到”等等。随着科学技术的发展,人们掌握了更多关于气象和与气象有关的科学知识,能够利用科学技术更准确地监测到更多更确切的气象资料数据,也掌握更多的可以用来预报天气的征兆。比如,当风向变为由北向南时,天气就会发生变化;当地面环境温度达到20℃以上时,如果相对湿度增大到90%以上,就很有可能下毛毛雨。在这些规律和征兆认识的基础上,运用数学和物理学的方法制造出天气方程组,用天气方程组来推算天气变化,这就是天气预报。
现代的天气预报需要从陆地、海洋、高空气球、雷达、卫星等各方面收集资料,经过处理后由气象通信系统汇集到中央气象台,经过分析计算出天气预报结果,再经过气象通信系统发往全国各地,由当地的气象台根据实际情况订正后由当地电视台、广播台等媒体播放。
现代天气预报的准确率越来越高,但是一些天气变化,比如小区域的局部性天气过程仍然很难准确地预报。为了使天气预报能够更精细,人们甚至把整个世界划分成18个区域,由各国气象部门负责向国际气象组织提供这些区域内的气象资料数据,这样做出的天气预报会更准确更高明。
天气没有国界,气象信息的交流也没有国界,从这个意义上说,天气预报是人类智慧的结晶,也是各国科学家进行科学研究、互相交流的具体体现。