不想說話的壹讀君 | 哈哈哈哈

明天氣象日，嗯，雖然可能maybe大概有很大的可能性是不會被過成情人節的，知道的人不多，但壹讀君還是想趁此機會給大家科普一下“天氣預報”這個讓人又愛又恨的東西。

愛是因為天氣預報已經成為生活必備，恨大家都懂的——天氣預報不準。一些人還被天氣預報cao出了錯覺：天氣預報是越來越不準了。

事實并不是這樣。

壹讀君先給大家看一下氣象局的自我證明：從2012年到2017年，我國的24小時短時預報、最高氣溫預報準确率、最低氣溫預報準确率都在不斷提高。

但進步并不等于“準”，這些預報的準确率隻有百分之八十幾，并不是百分百。為什麼天氣預報不能百分百準确呢？我們首先得看看天氣預報到底預報些啥，以及天氣到底是如何被預報的。

天氣預報到底預報啥

天氣，大家高中地理課都學而且被地理老師勒令背過，是氣象要素如溫度、氣壓、濕度等這些随着時間的變化和産生的各種現象，比如雨、雲和大家喜聞樂見的雪這些。

以前為了方便幹活，古人會推測第二天的天氣并總結了一些諺語，比如小時候經常聽爹媽說的“蜻蜓成群飛，雷雨要來臨”“螞蟻搬家下大雨”and so on。

但這些都隻是經驗，不是正兒八經的天氣預報。科學的天氣預報得先收集各種數據（溫度、濕度、風向、風速、氣壓等），再利用我們對大氣的認識，對未來的天氣狀況進行判斷和預測。

一般來說，天氣預報分為四個部分：短時預報、短期預報、中期預報和延伸期預報，短時預報和短期預報準确率比較高。

短時預報是對未來0-12小時的天氣預測，其中0-3小時還可叫做臨近預報。舉個栗子，現在為壹讀君報天氣時間：

北京今日早上多雲，中午多雲轉小雨。

這就是短時預報。

短期預報是對未來1-3天的天氣預報，就是大家每天晚上在新聞聯播上看到的那種。

中期預報是對未來4-9天的預測，延伸期預報是對10天以上天氣的預測。比起短期預測來說，中期和延伸期預報時間更長，當然也更糙更不準，做不到預報具體日期的溫度和降水，到底是多雲還是天氣晴，因為它們隻是根據當前的大氣運動推測出來的天氣趨勢。

4月份的延伸期預報，連“趨勢”這個詞都不忍心用，隻能用展望了。

天氣預報是如何報出來的

最終我們得到的天氣預報信息，要經過多個步驟。

第一個步驟就是收集初始數據，通過氣象站、浮标、雷達、氣象衛星、探空氣球等收集氣壓、氣溫、風速、風向、濕度等。

比如衛星雲圖監測到的風速和風向，

風雲二号氣象衛星雲圖

雷達監測到的下雨情況，

地方站雷達監測情況

全國雷達拼圖

得到初始數據之後再進行數據同化，把數據和用來做預報的數字模型結合在一起産生氣象分析。

同化之後就該輪到數值預報了。數值預報是現在天氣的主要預報方式，用人話說就是把同化的數據經過一定的模式用計算機算出來。

計算機算聽起來似乎很簡單，其實賊扒拉費勁。壹讀君随手截了個數值預報的教材目錄圖，真的，壹讀君再也不想看第二眼，

1916年到1918年英國數學家裡查遜曾經試圖用人工進行數值預報，他組織了大量人力進行第一次數值預報嘗試，僅僅隻預測未來24小時的天氣，就花掉了多人 手搖計算機12個月的時間，把這工作量給一個人幹的話，得24小時不眠不休地幹6.4萬天，嗯，也就是175年，也就是死了還得爬起來再幹半輩子。

就是這麼費勁。

所以數值預報隻能用超級計算機進行預算，别說人了，一般計算機都根本不行。

而！且！不同的數值産品有不同的模式，模式不同，算出來的天氣也是不！一！樣！的！

氣象局對數值預報的一份總結裡，T639、日本和EC等數值産品對2月西風指數的預測，結果就不是完全一樣的：

數值預報還存在偏差，因為現在的任何一套模型都不能真實模拟大氣演變，隻是近似而已。

下面是一份3月19日氣象局的數值預報産品天氣學檢驗評估公報，EC和GRAPES-GFS兩種數值模型對大雨以上等級的雨帶位置的預報都出現了偏差，而且對暴雨的預報，出現了不同程度的報空（報了沒出現）和報漏（出現了沒報）。

所以計算機算出來的天氣還得經過預報員們的人工操作，結合天氣圖、氣象衛星資料、雷達圖等各種多得看到想吐的圖片，最重要的是用練出來的經驗，最後再做出比較準确的預報。

BUT殘念（遺憾）的是，數值 人工的雙重運作，天氣預報仍然不可能百分百準确。

天氣預報為什麼不準

歸根結底，這在于人民群衆對天氣預報日益高漲的需求與天氣預報精細化之間的矛盾。

以前，壹讀君隻想知道明天到底下不下雨，但現在，壹讀君想的可就多了，明天什麼時候下雨？幾點下幾點停？下多大？壹讀君是和妹子一起撐一把傘呢還是一起撐一把傘呢？

雖然妹子是妄想，幾點下雨幾點停也基本妄想，就目前的天氣預報水平而言，壹讀君是不會知道在2018年的零時零分零秒，紐約時代廣場到底會不會下雨的。

原因小了說有兩個。一是大氣的鍋，天氣系統的混沌行為是天氣預測不準最基本的原因。混沌就是，差異極小的兩個初始場可以發展成大相徑庭的狀态。大家從小在語文課本裡學過的蝴蝶效應就是一種混沌行為，一隻在巴西的蝴蝶，扇一扇翅膀就可能導緻德克薩斯州一個月後出現一場龍卷風暴。所以那些天氣系統，氣旋、反氣旋、鋒面等，在運動過程中稍受點别的影響，天氣狀況就會發生變化。

還有一個鍋是技術。早在史前時代，人類就試圖預測天氣，我國古代也有夜觀天象掐指一算天氣的記載和諺語，亞裡士多德更是在公元前340年寫的《天象論》中寫了不同的天氣狀态，但這些距氣象科學還很遠，現代氣象學發展不過百多年的時間，還是門非常年輕的科學，我們對它的認知還不夠。

天象論

從17世紀科學家開始使用科學儀器（比如氣壓表）來測量天氣狀态，到電報發明天氣預報能擴散開來，再到1970年後數值預報成為天氣預報的主要方式，天氣預報的技術雖然一直在不斷進步，大家對天氣預報的需求也是水漲船高的，要想做到精細化天氣預報，數據的采集和傳輸過程中都還有很多技術問題。

就拿初始數據來說，上文說過初始數據要靠雷達、氣象站、衛星之類的監測，目前全球陸地上有大約 10000 個氣象觀測站，但這些地面觀測站的分布并不均勻，歐洲最多，非洲和南極、高原地區都比較少。我國的地面觀測站分布也不均勻，在青藏高原西部地區國家級地面觀測站密度是每萬平方公裡0.6個，而全國是2.52個；區域自動觀測站密度是每萬平方公裡1.76個，而全國是32.85個。沒有監測就沒有初始資料，沒有初始資料連預報都不做不了，還談啥子準不準哦。

觀測到初始資料後資料的傳輸也是個大問題。除了上面提到的觀測方式外，還有一種觀測方式是飛機航空觀測。全球差不多同時有 3000 架飛機可以提供氣壓、風和溫度的報告，但這些資料要傳給有關氣象中心，氣象中心還得對這些資料進行同化處理，處理之後再用計算機按照模式輸出，等到做出結果來，5到6個小時就沒了，而天氣的狀況早就變過一輪了。

所以說，天氣預報終究隻是個“預測”而已，連确定的數學題一不小心解錯一步都正确不了，何況混沌的大氣，百分百？不可能嘛。

以後天氣預報再不“準”，大家都拿出90後的脾氣來，佛系佛系。

參考資料：

1.沈學順等. GRAPES暴雨數值預報系統[M]. 北京：氣象出版社, 2013.10.

2.天氣預報的秘密，上海技術物理研究所，20011年7月1日

3.喜迎十九大系列圖解之氣象衛星，中國氣象網，

4.天氣預報是怎麼算出來的？王晨、李曉晗，中國氣象網，2016年6月2日

5.《大氣科學方法研究》，北京大學物理學院，錢維宏

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