不想说话的壹读君 | 哈哈哈哈
明天气象日，嗯，虽然可能maybe大概有很大的可能性是不会被过成情人节的，知道的人不多，但壹读君还是想趁此机会给大家科普一下“天气预报”这个让人又爱又恨的东西。
爱是因为天气预报已经成为生活必备，恨大家都懂的——天气预报不准。一些人还被天气预报cao出了错觉：天气预报是越来越不准了。
事实并不是这样。
壹读君先给大家看一下气象局的自我证明：从2012年到2017年，我国的24小时短时预报、最高气温预报准确率、最低气温预报准确率都在不断提高。
但进步并不等于“准”，这些预报的准确率只有百分之八十几，并不是百分百。为什么天气预报不能百分百准确呢？我们首先得看看天气预报到底预报些啥，以及天气到底是如何被预报的。
天气预报到底预报啥
天气，大家高中地理课都学而且被地理老师勒令背过，是气象要素如温度、气压、湿度等这些随着时间的变化和产生的各种现象，比如雨、云和大家喜闻乐见的雪这些。
以前为了方便干活，古人会推测第二天的天气并总结了一些谚语，比如小时候经常听爹妈说的“蜻蜓成群飞，雷雨要来临”“蚂蚁搬家下大雨”and so on。
但这些都只是经验，不是正儿八经的天气预报。科学的天气预报得先收集各种数据（温度、湿度、风向、风速、气压等），再利用我们对大气的认识，对未来的天气状况进行判断和预测。
一般来说，天气预报分为四个部分：短时预报、短期预报、中期预报和延伸期预报，短时预报和短期预报准确率比较高。
短时预报是对未来0-12小时的天气预测，其中0-3小时还可叫做临近预报。举个栗子，现在为壹读君报天气时间：
北京今日早上多云，中午多云转小雨。
这就是短时预报。
短期预报是对未来1-3天的天气预报，就是大家每天晚上在新闻联播上看到的那种。
中期预报是对未来4-9天的预测，延伸期预报是对10天以上天气的预测。比起短期预测来说，中期和延伸期预报时间更长，当然也更糙更不准，做不到预报具体日期的温度和降水，到底是多云还是天气晴，因为它们只是根据当前的大气运动推测出来的天气趋势。
4月份的延伸期预报，连“趋势”这个词都不忍心用，只能用展望了。
天气预报是如何报出来的
最终我们得到的天气预报信息，要经过多个步骤。
第一个步骤就是收集初始数据，通过气象站、浮标、雷达、气象卫星、探空气球等收集气压、气温、风速、风向、湿度等。
比如卫星云图监测到的风速和风向，
风云二号气象卫星云图
雷达监测到的下雨情况，
地方站雷达监测情况
全国雷达拼图
得到初始数据之后再进行数据同化，把数据和用来做预报的数字模型结合在一起产生气象分析。
同化之后就该轮到数值预报了。数值预报是现在天气的主要预报方式，用人话说就是把同化的数据经过一定的模式用计算机算出来。
计算机算听起来似乎很简单，其实贼扒拉费劲。壹读君随手截了个数值预报的教材目录图，真的，壹读君再也不想看第二眼，
1916年到1918年英国数学家里查逊曾经试图用人工进行数值预报，他组织了大量人力进行第一次数值预报尝试，仅仅只预测未来24小时的天气，就花掉了多人 手摇计算机12个月的时间，把这工作量给一个人干的话，得24小时不眠不休地干6.4万天，嗯，也就是175年，也就是死了还得爬起来再干半辈子。
就是这么费劲。
所以数值预报只能用超级计算机进行预算，别说人了，一般计算机都根本不行。
而！且！不同的数值产品有不同的模式，模式不同，算出来的天气也是不！一！样！的！
气象局对数值预报的一份总结里，T639、日本和EC等数值产品对2月西风指数的预测，结果就不是完全一样的：
数值预报还存在偏差，因为现在的任何一套模型都不能真实模拟大气演变，只是近似而已。
下面是一份3月19日气象局的数值预报产品天气学检验评估公报，EC和GRAPES-GFS两种数值模型对大雨以上等级的雨带位置的预报都出现了偏差，而且对暴雨的预报，出现了不同程度的报空（报了没出现）和报漏（出现了没报）。
所以计算机算出来的天气还得经过预报员们的人工操作，结合天气图、气象卫星资料、雷达图等各种多得看到想吐的图片，最重要的是用练出来的经验，最后再做出比较准确的预报。
BUT残念（遗憾）的是，数值 人工的双重运作，天气预报仍然不可能百分百准确。
天气预报为什么不准
归根结底，这在于人民群众对天气预报日益高涨的需求与天气预报精细化之间的矛盾。
以前，壹读君只想知道明天到底下不下雨，但现在，壹读君想的可就多了，明天什么时候下雨？几点下几点停？下多大？壹读君是和妹子一起撑一把伞呢还是一起撑一把伞呢？
虽然妹子是妄想，几点下雨几点停也基本妄想，就目前的天气预报水平而言，壹读君是不会知道在2018年的零时零分零秒，纽约时代广场到底会不会下雨的。
原因小了说有两个。一是大气的锅，天气系统的混沌行为是天气预测不准最基本的原因。混沌就是，差异极小的两个初始场可以发展成大相径庭的状态。大家从小在语文课本里学过的蝴蝶效应就是一种混沌行为，一只在巴西的蝴蝶，扇一扇翅膀就可能导致德克萨斯州一个月后出现一场龙卷风暴。所以那些天气系统，气旋、反气旋、锋面等，在运动过程中稍受点别的影响，天气状况就会发生变化。
还有一个锅是技术。早在史前时代，人类就试图预测天气，我国古代也有夜观天象掐指一算天气的记载和谚语，亚里士多德更是在公元前340年写的《天象论》中写了不同的天气状态，但这些距气象科学还很远，现代气象学发展不过百多年的时间，还是门非常年轻的科学，我们对它的认知还不够。
天象论
从17世纪科学家开始使用科学仪器（比如气压表）来测量天气状态，到电报发明天气预报能扩散开来，再到1970年后数值预报成为天气预报的主要方式，天气预报的技术虽然一直在不断进步，大家对天气预报的需求也是水涨船高的，要想做到精细化天气预报，数据的采集和传输过程中都还有很多技术问题。
就拿初始数据来说，上文说过初始数据要靠雷达、气象站、卫星之类的监测，目前全球陆地上有大约 10000 个气象观测站，但这些地面观测站的分布并不均匀，欧洲最多，非洲和南极、高原地区都比较少。我国的地面观测站分布也不均匀，在青藏高原西部地区国家级地面观测站密度是每万平方公里0.6个，而全国是2.52个；区域自动观测站密度是每万平方公里1.76个，而全国是32.85个。没有监测就没有初始资料，没有初始资料连预报都不做不了，还谈啥子准不准哦。
观测到初始资料后资料的传输也是个大问题。除了上面提到的观测方式外，还有一种观测方式是飞机航空观测。全球差不多同时有 3000 架飞机可以提供气压、风和温度的报告，但这些资料要传给有关气象中心，气象中心还得对这些资料进行同化处理，处理之后再用计算机按照模式输出，等到做出结果来，5到6个小时就没了，而天气的状况早就变过一轮了。
所以说，天气预报终究只是个“预测”而已，连确定的数学题一不小心解错一步都正确不了，何况混沌的大气，百分百？不可能嘛。
以后天气预报再不“准”，大家都拿出90后的脾气来，佛系佛系。
参考资料：
1.沈学顺等. GRAPES暴雨数值预报系统[M]. 北京：气象出版社, 2013.10.
2.天气预报的秘密，上海技术物理研究所，20011年7月1日
3.喜迎十九大系列图解之气象卫星，中国气象网，
4.天气预报是怎么算出来的？王晨、李晓晗，中国气象网，2016年6月2日
5.《大气科学方法研究》，北京大学物理学院，钱维宏
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