天气预报为何时灵时不灵？气象局是如何做出预测的

作者：海月明工作室

气象局预报天气的过程是一个系统而复杂的工作流程，它结合了多种观测手段、数据分析方法和预测模型。目前的天气预报由数学及物理模式对大气状况进行分析，再使用高速计算机求解得来结果。

过去的研究主要靠观测，但实际上作为自然科学的研究，需要进行做实验，把发生的过程和现象能够在实验室里再现。大气的运动、天气气候的变化过去就没有了。没有一个天气过程，或者没有一场暴雨是完全一样的，我们没有办法再现它，只能一遍遍重复的做实验，只有用数学物理方法在计算机上构建我们的数值模式，在数值模式上来模拟和重现每一个大气的现象、天气过程和气候发生的现象。

天气预报看似简单，实际上是一个复杂的系统工程。利用各种气象观测设备（如气象雷达、卫星、气象探空仪、地面气象站等）收集大气中的气象数据。这些数据包括但不限于气压、温度、湿度、风速、风向、降水量等。这些观测设备遍布全球，形成了一个庞大的气象观测网络。将收集到的原始数据进行初步的处理和整合，形成可用于分析的气象数据集。再利用数学和物理方程式，建立气象模型来模拟大气的物理过程。现代天气预报的关键是数值天气预报，也就是根据大气运动变化规律，编写一组基本方程组，包括运动方程、热力学方程、连续方程、状态方程和水汽方程。将观测到的气象数据，输入高性能计算机进行高速运算。气象专家会对模型预测结果进行深入的分析，评估其准确性和可靠性。同时，他们还会结合历史气象数据和自身的经验，对天气变化进行更准确的判断。基于模型预测结果和专家分析判断，气象部门会编制出详细的天气预报报告。这份报告包含了未来几天的天气预测、气温趋势、风力风向、降雨概率等信息，同时还会包含预警信息和应对措施建议。接着气象部门会通过电视、广播、报纸、新闻网站、手机应用等多种媒体进行发布。同时，也会在天气预警网站上发布相应的信息。

我们常规看到的天气预报相对来说都是比较准确的，基本上预报下雨大概率都会发生。现代天气预报是以数值模式为基础，根据数值预报，我们得出一个所谓的概率。大气自身活动有一定的随机性，虽然我们已经用各种方法尽量准确地去把握它的变化，但是随机性还是很难准确把握，尤其在地形比较复杂的地方，天气演变的过程也会有一定的不确定性，可能根据我们前期的各个监测手段、数字模式，判断它可能的一个发展路径。但有可能随着大气的运动或者地形地貌这些干扰因素，会对天气现象演变过程造成一定的影响，这些细微的影响最终到某个地方可能就会累积起来，影响预报的准确性。尤其每年夏季强对流大暴雨，还有冰雹、龙卷这些天气现象，越是极端的、短时的强对流天气，它预报的准确性就更难。气象学本身的理论水平就不够完善，天气太复杂，世界上最大最快的计算机用于天气预报的原因就是因为它的影响因子太复杂，大家想把所有因素都考虑到，然后模拟出来算准。

气象局为提高天气预报准确率所做出的努力是全面而深入的。近年来，我们观测设备和手段越来越先进，观测资料越来越丰富，效率也越来越高，为提升预报准确率奠定了基础。目前来说，世界上最好的天气数值模式，它能够做未来7天以上的预报。7天以内的预报，相对来说是非常准确的。从世界上第一次成功地做出数值天气预报，至今已有四十多年，数值天气预报模式取得一定的进展。大气科学它是一个古老的学科，气象学很早就有。在上个世纪中期开始，才出现了数值模式，差不多到七八十年代，数值模式的预报才对我们的天气预报具有实际的指导意义。所以说它未来有很大的发展的空间，也有很大的需求。因为天气的变化、气候的变暖,对人类的活动以及整个社会经济发展的活动都息息相关。数值天气预报,作为气象业务的核心科技,被誉为气象事业的“芯片”,准确的天气预报,离不开数值预报作为第一依据。我国数值预报,已经实现了自主研发应用、改进、发展的良性循环,全面建立了国家级数值天气预报业务体系和实现应用服务,极大保护了公众的生命财产安全。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者：海月明工作室

审核：戴云伟 中国气象局 高级工程师

出品：中国科协科普部

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