氣象局都關注蕭敬騰的微博了？這不科學！

你聽說了嗎？中國氣象局都關注蕭敬騰的微博了……

這是幾個意思？以後天氣預報要指望蕭敬騰了？

為什麼天氣預報還不如蕭敬騰的行程來得准？

因為，天氣預報真的很難……

文/上海市公共氣象服務中心

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。

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本文選自《科學畫報》

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