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为何天气预报有时候不准确?  

2010-11-11 08:35:02|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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大多数科学家会因为发现宇宙奥秘而备受尊崇(爱因斯坦更是人中翘楚),而气象学家却经常饱受争议。人们很是不能理解,多年前人类就登上月球了,并预测出行星运行轨迹,为什么气象学家还是不能精准地预测天气变化?

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                                                    当播报员综合考虑各种不确定性因素力保天气预报的准确性时,还能面带灿烂的微笑实属不易。
 
首先,值得肯定的是,在过去的20年中,天气预报的准确性有显著提高。如今,72小时天气预报的准确度远高于20年前24小时天气预报。另外,先进的设备也有助于提供更加准确的灾难性天气警报,例如现在龙卷风的预警时间提前了一倍,这样能多给人们40分钟逃离洪水灾害。

如果没有数值预报系统,现代气象学家的预测结果也不会那么精确,数值预报建立在数学原理的基础上。这种预测法不仅需要强大的电脑系统做后盾,还需要收集海、陆、空多方观测数据。一个独立的气象站永远无法收集到这么多数据,因此全球建立了数以千计的气象站,它们之间彼此相连,这样数据便可以汇集到一起。其中一些气象站,装备有地面风速测试仪(气象学家称之为风速计)、雨量测量器和温度传感器——类似于业余气象爱好者使用的设备。有些测量仪器放置在海面上,为了防止下沉,会和浮标绑在一起。也有一些测量仪器安置在商务飞机或者轮船上,这样便能在运输途中收集气象资料。此外,气象卫星和气象气球可提供高空大气层气象信息。气象卫星在太空轨道运行中可以拍摄到地球上的气象画面,而气象气球则可以监测高空固定位置的气象状况。

总的来说,这些传感器和测量仪每天可以提供100多万条与天气有关的观察数据。一台普通电脑——在你家附近的电子商店购买的——就能存储下这些信息。幸运的是,气象学们还可以使用超级计算机来存储信息,这些超级计算机运算速度飞快,每秒可达上百万次。在美国,它们安装在座落于马里兰州营温泉的国家环境预测中心(National Centers for Environmental Prediction,简称NCEP)。在那里,所有气象资料汇集到超级计算机主机,根据这些数据资料,超级计算机通过复杂的数据模型加以分析,并预测未来可能发生的天气变化。计算机的预测结果几乎是所有美国电台和电视台播报的基础。

 

您可能认为国家环境预测中心(NCEP)的预测报告不会出错,那就大错特错了,事实上,以他们的能力也不能完全胜任天气预报的巨大挑战。这是因为他们必须考虑到一些大规模的天气现象,而这些天气现象又受许多复杂的变量和因素制约。例如,要考虑太阳对地球表面的照射、气压差异形成的风、水的三态变化(从冰到水或由水到水蒸汽)对能量流动的影响,等等。他们甚至要设法计算出太空中的行星运动对地球表面造成的影响。其中任何一个变量的微小变化,都可能深刻影响未来的天气变化。

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                                                                               天气可在瞬间内由晴空万里变成乌云密布
 
20世纪60年代,一位麻省理工学院气象学家爱德华?罗伦兹,想出一个对这些问题的恰当描述——蝴蝶效应。蝴蝶效应是指,亚洲的一只蝴蝶轻轻扇动一下翅膀,可以彻底改变纽约的天气状况。现在,罗伦兹被公认为混沌理论之父。混沌理论用一套科学原理对高度复杂的系统进行阐述,例如天气系统,初始条件十分微小的变化可以完全改变最终结果。由于混沌理论,使天气预报的准确性受到限制,罗伦兹将这一受制周期定为两周。

现代气象学家们运用尖端科学设备,以及最先进的技术和技巧预测复杂多变的天气,比如集合预报。这种预测法,包含几种预测结果,每种预测结果都基于不同出发点。如果这些预测结果大体上看起来相同,天气状况可能是 “乖宝宝”,一旦预测结果严重分歧,则天气状况很可能“恶劣顽皮”。

气象学家们还通过使用多普勒雷达监测天气状况,使预测结果更有效、更完善。多普勒雷达通过发射器向空中发射无线电波,无线电波触及大气层中目标物体后会反射回来。云层涌向或者飘离发射器所产生的无线电波频率或波长各不相同。雷达计算机再把反射回来的无线电波转换成显示降水云带覆盖面的图片,或者预测风速和风向的数据资料。

正是由于这些科学技术的应用,气象学家们能比以往更加精准的预测天气变化,尤其是短期天气预报。例如,气象学家们对12小时天气的整体状况和发展趋势预测是相当准确的。不幸的是,由于蝴蝶效应,他们永远无法百分之百准确地预测天气。例如沙尘暴、龙卷风、暴雨、洪涝灾害等,依然会突如其来的降临。正是由于这个原因,即使天气预报预测阳光明媚的日子,出门带伞也不失明智之举,正所谓“不防雨也防晒”。

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