第06版:科技

天气预报为什么总感觉不准

安康市气象学会 舒晨阳

许多人经常抱怨天气预报不太靠谱。明明说第二天多云,结果被雨淋成落汤鸡;明明说今天大雪,等了大半天也不见一片雪花。那为什么天气预报总让人觉得不准呢?

要回答这个问题,首先就要明白天气预报是如何来的。从理论上讲,我们可以用许多个数学物理方程来描述大气的运动状态。天气预报是通过大量收集气象要素数据,如气压、气温、湿度、风向、风速等,将这些数据代入方程中求解,最终算得的答案就是未来的天气。

在收集气象要素方面,理想状态要“明察秋毫”,任何一个细微之处都不能放过。早期由于气象观测站数量少,位置分散,我们获取的气象资料非常有限,随着现在自动气象站的增加,高空探测,雷达探测,卫星探测的发展,我们的盲区减少了,视野更加开阔了,收集到的数据也更多。但是由于很多原因,在气象数据观测的过程中,会不可避免地产生误差,而且收集到的原始数据并不能直接使用,比如格式单位不统一等,需要进一步处理,在学术上我们称之为“数据同化”,在处理数据的过程中也会因为算法的选择而进一步引入误差。

收集到了气象要素,但要把气象要素的过去、现在以及未来的分布状态与最终的“天气”联系起来就要用到“数值模式”来计算。数值模式的方程组虽然能演算,但毕竟是把实际情况抽象成理想的数学物理模型,很难真实而全面地反应大气运动规律。并且,数值天气预报用到的原始方程组根本求不出解析解,只能利用简化方程求出数值解(可以理解为近似值),因此也会有一定的误差。另外,数值天气预报把实际空间划分成一个个方块来计算,那么方块内部发生的细微大气变化就没办法反映,就像打了马赛克会丢失一部分信息一样。

很多人都听说过著名的“蝴蝶效应”,在复杂的大气运动中,任何一点点微小的扰动,都可能引起翻天覆地的气象变化。然而由于预报制作过程中,多个方面都可以产生新的误差,就像有“无数只蝴蝶的翅膀”在煽动着,计算误差也好、观测误差也罢,都会随着时间推移而不断放大,导致截然不同的结果。

而且安康地处秦巴山区,地形复杂,一座大山,迎风坡和背风坡,气温、降水量的差别非常大,仅仅一山之隔,却展现着两种天气变化。古人说“始悟一岭隔,气候殊寒暄”,于是人们常用“东边日出西边雨”来形容天气的局部差异。而且在夏季,强对流天气如雷暴、短时暴雨等,常常发生在一个范围很小的区域中。我们用一两分钟的预报概述全市、全省乃至全国的天气,只能“从大局出发”,描述大范围的特点,肯定会删减很多局地特殊性的天气现象,会遗漏很多天气情节,导致它无法表述那么纷繁复杂的天气变化。这也就造成预报员“道是无晴却有晴”的局面。