把握現(xiàn)在，預(yù)測未來

文｜馬 迪

今年夏天不平靜。高溫、暴雨、臺(tái)風(fēng)……各種極端天氣像鬧著玩似的，即使同一個(gè)城市也常常出現(xiàn)你在“城里看?！?，我在“艷陽高照”的情況，真的很迷……碰上這種情況，即使你打開手機(jī)精確定位，也會(huì)懷疑自己看到了假的天氣預(yù)報(bào)。于是我們不禁要問，都2018年了，怎么天氣預(yù)報(bào)還是不準(zhǔn)？

作為一門預(yù)測科學(xué)，天氣預(yù)報(bào)本身沒有那么神?；诂F(xiàn)代科學(xué)理論的天氣預(yù)報(bào)僅有一百多年的歷史，我們熟悉的數(shù)值預(yù)報(bào)也只是幾十年前才出現(xiàn)。在這之前人們是如何預(yù)測天氣的呢？

中國關(guān)于天氣預(yù)測最早的記錄大約出現(xiàn)在距今3600年前的夏商時(shí)期。當(dāng)時(shí)的人們預(yù)測天氣主要有兩種方法：觀天象和占卜。沒有技術(shù)，當(dāng)然就只能靠觀察累積經(jīng)驗(yàn)、總結(jié)規(guī)律。雖然人們對天氣現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)不斷深入，但是天氣預(yù)報(bào)在中國始終沒有成為一門系統(tǒng)性的實(shí)證科學(xué)。

從18世紀(jì)開始，國外對現(xiàn)代科學(xué)的認(rèn)知飛速發(fā)展，天文學(xué)、流體力學(xué)、氣象動(dòng)力學(xué)等學(xué)科相繼出現(xiàn)。1855年，當(dāng)時(shí)的巴黎天文臺(tái)臺(tái)長勒弗里埃在各方贊助下，將各地的觀測資料集中起來，分析繪制天氣圖，推斷出了未來風(fēng)暴的運(yùn)行路徑，開啟了現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)的大門。

對氣象學(xué)的研究越深入，人們越發(fā)現(xiàn)它所涉及的知識(shí)面可以說是“上知天文，下知地理”—?dú)庀笙到y(tǒng)是一個(gè)開放的系統(tǒng)，會(huì)受到來自各個(gè)方面的影響，任何一點(diǎn)變數(shù)，都會(huì)影響到氣象變化?！皝嗰R遜雨林的一只蝴蝶扇動(dòng)翅膀，可能會(huì)引起德克薩斯州的一場龍卷風(fēng)。”著名的“蝴蝶效應(yīng)”描述的就是天氣的敏感性。

大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈、冰凍圈……隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展、觀測手段的進(jìn)步，尤其是20世紀(jì)60年代發(fā)射氣象衛(wèi)星以來，衛(wèi)星的探測資料彌補(bǔ)了海洋、沙漠、極地和高原等地區(qū)氣象資料不足的缺陷，這才使天氣預(yù)報(bào)的水平顯著提高。2015年，一項(xiàng)發(fā)表在《自然》雜志的研究發(fā)現(xiàn)，自1981年以來，氣象學(xué)家對3-10天內(nèi)大氣壓的預(yù)測，在以每10年精確1天的速率提升。

但迄今為止，百分之百準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)仍然是不存在的。為什么用了最快的計(jì)算機(jī)、最強(qiáng)的衛(wèi)星，還是做不好一份天氣預(yù)報(bào)呢？

準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)首先需要準(zhǔn)確的觀測信息，因?yàn)橹挥兄懒水?dāng)下的溫度，才能根據(jù)模型算出未來。理想狀態(tài)下，觀測站應(yīng)該均勻分布，最好順著經(jīng)線和緯線的方向每隔1km就有一個(gè)，而且只在地球表面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，畢竟大氣層并不是只有一個(gè)平面，不同的高度也都需要設(shè)立“觀測站”。如今全球范圍內(nèi)建設(shè)了許許多多的觀測站，數(shù)量還在不斷增加，也有越來越多的氣象遙感衛(wèi)星升空，幫助我們檢測這些數(shù)據(jù)，但依然無法滿足氣象研究和預(yù)報(bào)的需求。

所有上述的觀測數(shù)據(jù)都會(huì)被輸入到千萬億級(jí)運(yùn)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)中，在預(yù)測模型中進(jìn)行計(jì)算，得出的結(jié)果稱為數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品。目前常用的數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品有歐洲中心、華東區(qū)域中心（國產(chǎn)）、T639（國產(chǎn)）、GFS、日本模式、NCEP等，所有的模式都會(huì)預(yù)測明天、后天、大后天是什么天氣、溫度是多少、風(fēng)力是多大。然而麻煩的事實(shí)就是：每家模式的預(yù)報(bào)結(jié)果并不總是相同，甚至經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大相徑庭的狀況，而且沒有一家模式能夠一直保持準(zhǔn)確……

這個(gè)時(shí)候就輪到我們的天氣預(yù)報(bào)員登場了。事實(shí)上，我們每天收到的天氣預(yù)報(bào)都是“數(shù)據(jù)+人工”的結(jié)果。天氣預(yù)報(bào)員會(huì)運(yùn)用所學(xué)到的各種氣象學(xué)理論知識(shí)和積累的經(jīng)驗(yàn)，對天氣圖和各種數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行綜合分析。由于個(gè)人理解的不同，即使看著同樣的天氣圖，每個(gè)氣象員也可能得出不同的結(jié)果，所以經(jīng)常需要會(huì)商—就像醫(yī)生會(huì)診一樣，所有天氣預(yù)報(bào)員充分發(fā)表自己的意見，相互討論，最終形成結(jié)論向社會(huì)公布。

天氣預(yù)報(bào)不可能100%準(zhǔn)確，預(yù)報(bào)員不是萬能的，但預(yù)報(bào)員永遠(yuǎn)都是在付出100%努力。在寥寥數(shù)字的天氣預(yù)報(bào)背后，是大量綜合學(xué)科的知識(shí)積累，是一個(gè)國家最強(qiáng)的計(jì)算能力和空間探測能力。甚至有人說，氣象學(xué)的發(fā)展代表了一個(gè)國家的國力。

經(jīng)過40多年發(fā)展，在氣象衛(wèi)星領(lǐng)域，中國的風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星已經(jīng)和美國（日本）氣象衛(wèi)星與歐洲氣象衛(wèi)星形成了三足鼎立的局面，正在為全球80多個(gè)國家和地區(qū)、國內(nèi)2500多家用戶提供衛(wèi)星資料和產(chǎn)品。中國面對氣象災(zāi)害時(shí)的一整套防災(zāi)減災(zāi)體系，已經(jīng)達(dá)到國際一流水平，同等災(zāi)害發(fā)生的情況下，人員的傷亡程度和經(jīng)濟(jì)損失都在逐漸下降。

天氣預(yù)報(bào)說到底，無外乎“把握現(xiàn)在，預(yù)測未來”這八個(gè)字，希望這八個(gè)字也能給你帶來啟發(fā)。