天氣預報到底為什麼不準？

文化 03-24

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

。

事實並不是這樣。

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、最高氣溫預報準確率、最低氣溫預報準確率都在不斷提高。

但進步並不等於「准」，這些預報的準確率只有百分之八十幾，並不是百分百。為什麼天氣預報不能百分百準確呢？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、濕度等這些隨著時間的變化和產生的各種現象，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並總結了一些諺語，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。

但這些都只是經驗，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確率比較高

。

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

它們只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，只能用展望了。

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、浮標、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，

風雲二號氣象衛星雲圖

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產生氣象分析。

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。壹讀君隨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，僅僅只預測未來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乾的話，得24小時不眠不休地干6.4萬天，嗯，也就是175年，

也就是死了還得爬起來再干半輩子

。

就是這麼費勁。

所以數值預報只能用超級計算機進行預算，別說人了，一般計算機都根本不行。

而！且！

不同的數值產品有不同的模式，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里，T639、日本和EC等數值產品對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擬大氣演變，只是近似而已。

下面是一份3月19日氣象局的數值預報產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，最後再做出比較準確的預報。

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確。

天氣預報為什麼不準

歸根結底，這在於

人民群眾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，壹讀君只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態。大家從小在語文課本里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致德克薩斯州一個月後出現一場龍捲風暴。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別的影響，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，亞里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態，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）來測量天氣狀態，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，數據的採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並不均勻，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里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里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，天氣預報終究只是個「預測」而已，連確定的數學題一不小心解錯一步都正確不了，何況混沌的大氣，百分百？不可能嘛。

以後天氣預報再不「准」，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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