未來多少天的天氣預報才靠譜？

以前，人們都是從電視上獲得未來3~7天的天氣信息，不過在這個信息爆炸的年代，人們獲得天氣預報信息的途徑也越來越多。網路和手機應用軟體中有著各種各樣的天氣預報產品，其中不乏號稱能預報未來15天，甚至未來30天內天氣狀況的產品，讓人眼花繚亂。

人們不禁要問，這些對很多天以後天氣情況的預測能準確嗎？以現在的天氣預報水平，究竟能預報未來多少天的天氣狀況？

大氣出了道「難題」

目前，全世界普遍採用數值天氣預報技術來預測天氣。科學家把大氣當成一種流體來對待，通過建立大氣的運動方程組，用「解方程」來預測未來的天氣狀況。

然而，大氣運動的情況非常複雜。在數值天氣預報技術中，得出預測結果所依據的方程組，是由連續方程、熱力學方程、水汽方程、狀態方程和三個運動方程構成的七元非線性方程組。要解這個方程組，計算量之大和運算過程之複雜，可以說達到了「恐怖」的程度。即使是世界上最先進的巨型計算機，面對這種計算也會「發怵」。

因此，在「解方程」的過程中，科學家不得不簡化方程組——否則就無法計算。可是對相關參數進行取捨的過程，必然會影響天氣預報的準確率。取捨過程越不恰當，天氣預報的準確率就越低。

扇動颶風的蝴蝶翅膀

一隻南美洲亞馬孫河流域熱帶雨林中的蝴蝶，偶爾扇動幾下翅膀，就可以引起兩星期以後美國得克薩斯州的一場龍捲風。

這就是美國氣象學家愛德華·洛倫茲發現的「蝴蝶效應」，也是人類最早發現的「混沌現象」之一。洛倫茲發現，在某些情況下，誤差會以指數級增長，一個微小的誤差隨著運動過程的不斷推移，會造成巨大的後果。這在大氣運動過程中表現為，即使各種誤差和不確定因素的強度非常弱，也有可能積累起來，經過逐級放大，達到能左右大氣運動的強度。

在理想的大氣方程組之外，有無數只「蝴蝶」在扇動著翅膀。如城市熱島效應、工業排放所帶來的溫室效應，以及錯綜複雜的地形地貌因素，它們都會對天氣的變化產生影響。植被、水體等因素也在時刻發生著微妙的變化，並可能會影響天氣狀況。然而，所有這一切都無法在模擬運算中進行詳盡的描述。

很顯然，當人們想預測未來很多天以後的天氣時，相隔的時間越長，這些「翅膀」帶來的影響就越大，預報的準確率也就越低。

觀測資料不完善

要預測天氣，首先要觀測天氣。

大家可能認為，我們現在擁有氣象衛星、天氣雷達、自動氣象站等各種先進的氣象觀測設備和氣象觀測手段，觀測天氣應該不成問題。然而，事實卻並非如此。

第一，高精度的氣象觀測目前還無法覆蓋所有地區。舉個例子，海洋、沙漠和高原地區的氣象觀測情況就不盡如人意。

第二，氣象觀測目前還無法做到「身臨其境」。科學家進行氣象觀測時，都是從外部觀測的，即使是使用氣象衛星，也只能在距離目標氣團幾千米的地方進行拍攝並傳回相關資料，而且傳回的數據有時候也存在誤差。比如颱風，科學家目前主要還是通過外部觀測來分析它的運行數據，很少能做到深入其內部來觀測。

第三，大氣層是一個三維空間，而我們的自動氣象站大多數都位於地球表面，很難測出大氣垂直方向的物理參量數據。

第四，現有的數據處理理論和方法也存在缺陷。

第五，觀測結果會存在誤差。

大氣之中仍有許多未解之謎

大氣科學是一門非常年輕的學科，基於現代科學基礎的天氣預報也只有100多年的歷史。因此，人們對天氣變化規律的認識，特別是對中期和長期氣象過程的認識還很有限。

我們對天氣變化的物理過程尚不能詳盡了解，對天氣狀況的預報自然就很難做到準確無誤。未來我們需要開展更多的科學研究，只有徹底了解大氣運動的發生和發展機制，天氣預報的準確率才能更上一個台階。

天氣「疑難雜症」

天氣預報中也有難以「診斷」的「疑難雜症」。

不同天氣現象的預報準確率是不同的。比如，高溫、寒潮這些空間範圍較大、時間尺度較長的天氣現象，預報準確率就比較高。然而，有些天氣現象發生得突然，而且具有很強的「局地性」特徵，這種天氣現象的預報就比較難，準確率也較低。例如強對流天氣，也就是短時間內發生的冰雹、強降水、強雷電、大風、龍捲風等天氣現象，它們的預報準確率就非常低。

另外，春季和夏季是讓天氣預報員比較頭疼的季節。春季，冷暖空氣交匯頻繁，天氣變化較難把握。春季也是對流天氣開始發生的時段，因此天氣預報的準確率較低。

夏季，大氣中存在著巨大的不穩定能量。很多時候，明明上午還是晴天，午後卻會迎來一場大雨。這是因為夏季午後很容易出現熱對流天氣，大氣中積聚的能量就像一壺燒在爐子上的水，能量累積到一定程度後水就會沸騰。然而，我們卻很難準確預測出具體哪裡會先「冒泡」，所以夏季的天氣預報中經常會出現「晴到多雲，午後局部有雷陣雨」的說法。

還有一點值得注意，氣象台發布的日常預報是對「數值預報」和預報員的「經驗性預報」綜合考量後的結果，是氣象專家多次商討後給出的結論。對短期和災害性天氣的預報，數值預報不見得比預報員的經驗性預報更有優勢。然而，對中長期（3~7天）天氣現象的預報，尤其是對天氣形勢的預報，數值預報的準確率要遠遠高於預報員的主觀判斷。不過，當時效擴展到15天，甚至30天時，數值預報就很難有實際價值了。

如今，大部分網站或應用軟體給出的天氣預報都是數值計算的直接結果，準確率並不高。特別是那些15~30天的天氣預報，幾乎沒有實際應用價值。

我們還是建議大家從氣象局官方發布的消息中獲取天氣預報。

（作者：上海市公共氣象服務中心）

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