天气预报为何总让人觉得不准

文郑芊彤（浙江省气象服务中心）

“今夜阴转阵雨，明天白天阵雨或雷雨……”在收到此类天气预报时，你是否会好奇：为何气象预报工作人员能够知晓未来的天气状况？当你制订一个月后的旅行计划时，却发现未来某一个时间段的天气预报结果一直在变化。这时你是否会感到有一丝疑惑？带着这些好奇和疑惑，我们一起来探索天气预报的奥秘吧！

古人是如何预报天气的

在古代，我国劳动人民通过气象谚语来预报天气。气象谚语是人们在长期生产生活的实践中总结出来的预测未来天气变化的经验性俗语，在民间流传广泛且久远。气象谚语可以便捷地帮助人们估测常见的天气和气候趋势，安排好生产生活。例如，“清明阴雨加堤岸，谷雨西风没小桥”“天上鱼鳞斑，晒谷不用翻”等，许多谚语富有文学色彩和哲学思想，但多数气象谚语是人们观察当地天气状况的经验总结，仅适用于局地小范围。

许多年前，传统天气图的诞生，催生了新的天气预报方式。当时的天气预报将全球各个站点的气象数据，即过去的天气观测数据，通过电报的方式汇总填图，根据“外推法”来预报天气。例如根据之前的雨区移动速度和降雨强度，估算雨区今天会移动到哪里。但天气系统受诸多因素影响，一张天气图包含的信息有限，对于预报员做判断的支撑能力也有限。而且，天气系统本身就存在随机性，未来的运动方式未必按照之前的运动速度和方式继续，因此这种“外推法”预报方式存在诸多变数，且不太适用天气多变的夏季预报。“外推法”也是建立在科学分析的基础上的，但在很大程度上依赖预报员的个人经验和主观判断。

在我国发展气象谚语和卦象推演的同时，一些欧洲科学家基于基础物理学，发展出了表达大气运动特性的物理学方程，揭示了一些大气运动规律。他们逐渐建立了以牛顿万有引力为基础的天体力学方法：先根据天体的相互位置测算出万有引力，这样就能计算天体运动加速度；再根据观测得到的天体当前位置及移动速度，就可以算出未来任意时刻新的天体位置和天体在新位置上的移动速度；这样一步步推算下去，就能计算出天体运动的空间轨迹。由此，人们设想用类似计算天体运动轨迹的方法，计算一个个空气质点的运动轨迹，由这些质点轨迹确定未来时刻的大气状态，从而预测出未来的“天气”。

我们所居住的地球，表层空间被一层厚度达十几到二十几千米的大气层所环绕，我们所看到的、感受到的雨雪风霜、阴晴冷暖的“天气”，就发生在这十几到二十几千米厚的大气层里。大气环绕着地球，每天都在运动变化着。大气的运动虽然瞬息万变，但也存在一定的规律性。而且，所有的天气变化，一般都是大气运动中的能量积累、释放和转换的结果。它遵循着一系列的自然物理规律，可以根据某一时刻观测到的大气状态，用数学的方法求解方程，从而得到未来一个时刻大气的状态，也就是“天气”的状态。但当时由于早期计算机所能提供的计算条件十分有限，因此这方法仍处于理论研究阶段。直到近代计算机的计算能力得到大力发展之后，这些表征大气运动的方程才开始施展“魔法”。现在，人们将这些规律数值化成偏微分方程组，将初始的各个站点的气象数据代入方程组中，利用超级计算机不断循环迭代计算，就会得到不同时刻的天气预报结果。数值天气预报的诞生是20 世纪最伟大的科技发明之一，它使得天气预报从传统的以统计和经验为主的天气图方法转变成为客观定量的科学。

一周以上的天气预报是否准确

我们现在能获取到的一周以上的天气预报，基本来自数值天气模式的计算结果。在数值模式中，科学家们输入当前已知的天气现象和数据，就可以计算出未来的大气运动状态和天气状况。数值天气预报是现代天气预报业务的基础。

任何一种预测模式都不能完全真实地模拟大气演变，只能是近似，因此必然存在误差。由于数值模式不断滚动计算下一时刻天气，因此误差会产生累加，预报时间越长，误差就会越大。正因为如此，数值预报才需要人工订正。目前在中国天气网上发布的7 天预报，是各级气象预报员根据模式预报的结果，结合当前观测数据、当地的气候特征、地形、个人预报经验等进行二次订正后，再对外发布的。

雷电是大气层释放能量的表现形式之一

城市里的地面气象观测设备

既然7 天预报可以人工订正，那么7 天以外的预报也可以这样操作吗？答案是没有那么简单。7 天内的天气预报订正，是基于地面人工观测、高空探测、雷达卫星、海洋浮标站等多种观测手段得到的当前天气状况数据进行的。这个模式的初始场更加接近实际情况，模拟的大气变化特征更为可信和可靠。但时间更长的预报，大部分数据完全依靠模式计算产生，可信度逐渐降低，人工订正的意义不大。尽管7 天以外的预报存在不确定性，但它反映了未来的天气趋势，对公众仍然具有参考性。我们可以根据长期预报了解未来一段时间的天气走向和变化，比如在某个时间段会出现一次降温或降水的过程等，从而更合理地安排生产生活。

为何总觉得天气预报不准

在日常生活中，我们时常遇到这种情况：明明早上预报的是“今日为晴天”，结果中午就出现了雷雨；或者明明前一天看天气预报还是晴天，结果第二天又下雨了。这导致公众得出“天气预报非常不可信”的结论。其实，这种现象并非天气预报越来越不准确，而恰恰是天气预报越来越精确的表现。

智能天气预报

首先，我们应认识到，天气预报是对未来天气现象的一种预测。既然是预测，就不可能达到100%的准确率。这是因为物理学上有测不准原理、数学计算时有各种各样的近似值。因此，随着预报时间的延长，通过数学模型运算出来的预报结果的准确性也在快速下降。但是，随着时间的向前推进，我们距离预报时刻越来越近，运算结果也就越来越精准。此时，气象部门就要及时地对天气预报进行修订。在过去，由于观测和计算条件等技术水平的限制，每天只有特定的几个时刻收集气象要素进行运算和预报。而如今，气象数据信息几乎是实时在收集、实时在进行运算和订正，所以预报结果也更高频次地在变化。同时，过去我们接收天气预报的方式就是电视、广播等传统媒介，而如今经修订后的天气预报马上就能通过手机网络到达用户端，使得人们觉得天气预报变化特别频繁。

其次，除了确实没有预测准确的情况，人们主观感受的差异也造成了“没有报准”的印象。对此，中国天气网首席气象分析师胡啸表示：以暴雨为例，一般来说，气象学上所指的大雨、暴雨量级，指的是累计降雨量，即一天24 小时的降雨量。24 小时降水量大于25 毫米的降水称为“大雨”；24 小时降水量大于或等于50 毫米的降水称为“暴雨”。然而，短时强降水和累计达到暴雨量级之间本身存在差异。发生短时强降水时，可能几分钟内雨量很大，但累计降雨量不一定达到很大量级，甚至都达不到大雨量级，更称不上是暴雨。相应地，有时大雨或暴雨下得比较平缓，累计降雨量大，但人们感受不深，甚至有人会误以为自己遇到了“假的暴雨”。

不止是暴雨，对于高温，有时候人们也存在一定程度上的“误解”。每到夏季，不时会听闻类似的疑问：“大热天，感觉地表温度都能摊鸡蛋了，为啥天气预报才报30℃？”“走在大街上，为啥体感温度明显比气象部门公布的实况温度要高？”要回答这些问题，还要从体感温度和预报温度这对“双胞胎”说起。预报温度是指1.5 米高处百叶箱中空气的温度。而研究表明，夏季中午至午后，地面与2 米高处的温差可超10℃，这就造成了体感温度和预报温度之间的差异。更为重要的是，体感温度除了受预报温度的影响，还受到湿度、风速和辐射等因素的影响。以风速为例，一定的风速会让人体感受到空气流动，身体散发出的热量被吹离体表，即使温度较高，也会觉得比较干爽。从这个角度来说，“预报温度”只是影响体感温度的4 个因素之一。人们仅凭预报温度来判断个人感受，就会因此产生“科学的误会”。