現如今，天氣預報已經融入到了生活的方方面面。大家每次出門前都要看看天氣預報，再決定自己帶什麼“裝備”出門。

最近火熱的《攀登者》電影中，登山隊員在攀登珠峰時，也需要專業的團隊進行天氣預報。

而且現在“空間天氣預報”又發展得熱火朝天。

那麼，天氣預報到底是怎麼報的呢？

很多人會說，天氣預報是氣象觀測員在觀測站測量大氣溫度、風速、壓強、濕度等等很多參數之後進行預報的。

當然，北京市區的一些氣象站可以測量台站附近的大氣參數。

但，想知道物理所附近今天的天氣狀況怎麼辦

那簡單，咱密密麻麻地布站不就完事了？可是……，而且密密麻麻的觀測也不現實嘛。

所以，僅僅有我們現有的觀測數據是不夠的。

這就需要借助優秀的科研前輩們開發的

數值模型

數值模型可以給我們全球所有地方的各個物理參數的值。但是，由于地球大氣狀态是非常複雜的，數值模型基本隻有能力給出來每個物理參數的大緻狀态，精确的狀态是不知道的。因此，隻有數值模型也是不夠的。

人類的智慧是無窮的，我們的前輩們就想出來一個好辦法，把觀測的信息和模拟的信息“融合起來”。這樣，更準确的信息有了，全球的信息也有了，那沒有觀測的地方也就可以實現預報啦。這個方法就被叫做“資料融合”或者“數據同化”。

現在我們從一個簡單的卡通圖來說說“數據同化”是怎樣一個過程。

上面這個動圖展示的就是“數據同化”的操作過程。

紅線就是真實的大氣狀态，也就是我們身邊真真切切感受到的天氣。

我們的數值模型可以給出來大緻相似的結果，但是它的結果還是和真實的大氣狀态差别有點大，也就是灰色的線。

而且随着時間遷移，這個差别可能還會越來越大。這樣給大家預報天氣，那就太不可信了。所以我們在有大氣的觀測數據的時候，就通過借助觀測信息，把數值模型的結果通過一定的算法調整一下。

這樣數值模拟的綠色的“菱形”就變到了和真實狀态更加接近的藍“星星”。這樣，我們就把數值模型的狀态“拉”到比較接近真實的狀态了。

這個時候就可以通過數值模型繼續往後運行，進行天氣預報了。

當然，咱們不管模型的話，模型還是會“越跑越遠”。所以需要我們不斷地使用觀測數據把模型局限在真實的狀态附近。

最後的天氣預報的結果就是像下面這個圖一樣，一直圍繞在真實的狀态附近，這樣的天氣預報也就比較可信了。

這些年我們明顯可以感覺到，天氣預報越來越準确了，這是因為在前輩們的努力下：大氣觀測數量越來越多、精度越來越高；數值模型越來越準确；數據同化算法越來越優秀、效率越來越高。

原标題：大話“天氣預報”

來源：石頭科普工作室

編輯：Tim

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