说什么天气预报?
首先,必须强调的是,天气系统是十分复杂的,影响气温、降雨等气象要素的因素也有很多,因此任何天气预报都不是100%准确的,我们所能做的就是在已知条件的基础上尽可能做出科学的预判。 比如要预测3小时后北京的天气情况,已知的前提是地球绕太阳公转的轨道是个椭圆形(当然实际还要更复杂),北京位于北回归线附近,现在是7月中旬等等。
在掌握了这些前提之后,我们就可以引入相关的数学模型进行计算了。目前常用的数学模型主要有数值模式和统计模式两种。 数值模式就是建立一定的数学模型然后通过计算机把某个时刻的大气状况进行算出来,比如一个简单的物理大气边界层模式可能会包含50个左右的状态变量和一个动力方程组,每个状态变量代表大气中某一种物质的量浓度,而动力方程则包括动量、热量和质量等方程,每个方程根据一定的时间步长进行迭代计算,最后得到未来的气象要素。随着计算机技术的飞速发展,现在流行的数值模式可以实现了实时运行。不过无论怎样强大的计算机,其本身也只是个工具,不可能完全代替人的思维能力——因此人们常说“数值模式再好,也不可能绝对准确”。
统计模式则是建立在大量历史数据基础上的,常用的方法有统计特征描述法、时间序列分析法和多元回归分析法等。它不需要建立复杂的数学模型,只需要收集大量的原始数据即可进行分析,虽然方法简单,但是需要的数据量大而且需要的历史资料越长效果越好。同时由于人的思维具有发散性,往往能得出各种不同的预测结果,所以最后的结果还是需要人工进行筛选和评估。
无论是数值模式还是统计模式,最终都需要人进行验证和理解。因为人和机器不同,人是有思想的,会进行推理和判断,因此在预测的时候往往会加入一些主观因素进去以弥补单纯依靠软件的不足之处。 但是不管怎么讲,没有绝对准确的天气预报,我们能做到的只能是尽量缩小误差范围。