天气真好-第9章
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伦敦湿漉漉的冬季，无论天气预报怎么说，人们的手里都会拿着一把伞，只是拿伞的姿势不相同罢了。每天都认真地听天气预报，只是不知道他们说的哪句是真的哪句是假的。
责怪天气预报的不准确，是个世界性的现象。我曾经在国外同行那里看到过面对公众嘲讽气象人员如何保持心理平衡的小册子。
应该说，天气预报还是越来越准确的，我们国家的天气预报准确性在发展中国家中处于领先地位，属发达国家的中等水平。现在对于常规天气要素的24小时定性预报准确率已经达到了80％，上世纪90年代比80年代的预报准确率又提高了4。3％；未来一周的预报也具有很好的参考价值。现代天气预报已经不再是仰望天空、应用谚语，或者靠24节气来推算、靠观察蚯蚓、青蛙的活动来判断的古老行当了。（每年世界气象电视节的吉祥物就是青蛙，以纪念青蛙为天气预报曾经做出过历史性贡献）
气象卫星出现以后，台风就再也没有逃脱人类的眼睛；天气雷达问世以后，几百公里范围内的突发性强降雨也已经不再预报上的顽症了。对于那些长途跋涉的冷空气的行踪，人们可以看得清清楚楚、真真切切。
但是，天气预报擅长画写意画，还不擅长画工笔画，对于那些生命史很短，范围很小，发生几率不大的天气事件以及一些次生气象灾害还缺乏特别精确的预报能力。客观地说，不同种类的天气，预报难度是不同的。很多人感觉到地形复杂的地方，天气更难预报；季节更替的时候，天气更难预报。而为特定的天气事件定时、定点、定量仍然是一个世界性的难题。
天气预报不是能掐会算的神仙，它应该走下神坛。是人类憧憬未来的好奇心，人类不甘于“天有不测风云”的精神气质造就了天气预报，预报准确了，不必大惊小怪；预报错误了，也不必耿耿于怀。关键是我们如何理性地看待天气预报，如何理性地分析天气预报为什么不准。
那还是为天气预报的不准确寻找七个理由吧。
理由一：她还很年轻。
虽然古人观察现象、寻找规律，早已经有了很多预测天气的经验，但是现代科学基础上的天气预报只有一百多年的历史，她是通过简单的定时观测得出气压场、高低压、冷暖锋，并进行简单的线性推算这样一个简陋的手工作坊里发展起来的，而以数值预报为代表的对天气变化的简化物理过程的求解和运算只有几十年的时间。对于很多天气现象的发生、演变的内在机理和规律，人们还并没有完全掌握。气象科学还是早晨七八点钟的太阳，是一个极其年轻的学科。年轻人总是要犯错误的。
对于天气的预报，需要大量的计算方法，而目前服役的计算机每秒的峰值运算速度是近4000亿次，是国内“大哥大”级的计算机了。通过它也只能求得一个准确性不甚高的近似结果，而且有的时候数值计算结果还存在连续性和稳定性方面的问题。
大气微观粒子运动的不确定性，使得人们按照理论方程组进行的运算不能涵盖所有导致天气变化的因素；同时预报人员的经验再丰富，也同样不能极其准确地把握天气变化的所有规律。
气候，是天气的一种长期性的平均状态，而气候也在悄悄地发生着变化，对它的全面认识需要千百年的时间，可是我们具有的比较规范的气候资料储备一般只有40—50年的时间，应该说，对天气气候的性情和品行的认识是很有限的，这方面存在着明显的“先天不足”。
对大气运动所做的模拟运算，层次越来越多，分辨率越来越高，要素越来越丰富，但所得到的也只是一个精度有限的近似解。我们面对的毕竟是“万千气象”，地球上平均每天发生的闪电就有八百多万次。在影响天气的因素中，我们仅仅掌握了一般性的规律。我们有位专家套用一个人们非常熟悉的句式来说明自己的无奈：不是我们无能，天气实在是太狡猾了。当然，在与天气的智力对话过程中，我们的智商正在逐渐提高，成长，总会有“成长的烦恼”。
理由二：有无数只蝴蝶的翅膀。
1960年，美国麻省理工学院教授洛伦兹研究“长期天气预报”（即进行未来一个月以上的天气预测）问题时，在计算机上用一组简化模型模拟天气的演变。他原本的意图是利用计算机的高速运算来提高长期天气预报的准确性。但是，事与愿违，多次计算表明，初始条件的极微小差异，均会导致计算结果的很大不同。
由于天气变化是十分复杂的，所以在预测天气时，输入的初始条件不可能包含所有的影响因素（通常的简化方法是忽略次要因素，保留主要因素），而那些被忽略的次要因素却可能对预报结果产生重大影响，导致错误的结论。由此，洛伦兹认定，尽管拥有高速计算机和精确的测量数据（温度、风速风向、气压等），也难以获得准确的长期天气预报。于是引发了“可预报性”的疑问 。而对于短期的天气预测，初始场导致不准确的这种影响也是同样存在的。
杨丹：曾经看过一部电影《蝴蝶》，一开场就是关于蝴蝶效应的那一段话。内容大致是一个拥有不如意童年的人利用某个空间回到了过去，改变了童年里的某个段落，结果使人也拥有了完全不同的未来。可是每次的改变，未来的世界里总有一些不同的可怕的结果出现。我当时不明白和蝴蝶效应怎么扯得上关系。“蝴蝶效应”；多么美丽的名字，多么让我摸不着头脑的理论。原来这是一个用来解释“混沌现象”的一个浅显的比喻。一个看似偶然的因素往往会改变一个人的一生，也会导致未来朝着专家预测和分析的天气发展的方向突然发生改变。
洛伦兹用一种形象的比喻来表达他的这个发现：一只小小的蝴蝶在巴西上空煽动翅膀，可能在一个月后的美国得克萨斯州会引起一场风暴。这就是混沌学中著名的“蝴蝶效应”，也是最早发现的混沌现象之一。 在我们的眼前，似乎有“无数只蝴蝶的翅膀”在煽动着。且不论城市热岛、工业排放所产生的温室效应，就是这个星球错综复杂的地形地貌就对天气的变化产生着决定性的影响，而且植被、水体等等都在发生着微妙的变化，而这一切在模拟运算中无法进行详尽的描述。
混沌（英文Chaos），是指无序和混乱的状态。这些表面上看起来无规律、不可预测的现象，实际上有它自己的规律，混沌学的任务就是寻求混沌现象的规律，加以处理和应用。
而延伸性的研究表明，太阳系是不可预测的，在任一时刻，我们根本无法推算出有关行星的速度及准确位置，根据经典力学计算出的结果是不可信的。这与洛伦兹关于准确的长期天气预报是不可能的结论一致。其他像太阳黑子的增减、传染病的发病规律、精神病的发病机理、脑电波和心率的变异、股票行情的变化、汇率的波动，以及许多化学反应和化学过程、都存在着混沌现象。
目前，科学家给混沌下的定义是：混沌是指发生在确定性系统中的貌似随机的不规则运动，一个确定性理论描述的系统，其行为却表现为不确定性一不可重复、不可预测，这就是混沌现象。进一步研究表明，混沌是非线性动力系统的固有特性，是非线性系统普遍存在的现象。牛顿确定性理论能够完美处理的多为线性系统，而线性系统大多是由非线性系统简化来的。因此，在现实生活和实际工程技术问题中，混沌是无处不在的。
混沌学，同相对论和量子论一样，是对牛顿确定性经典理论的重大突破，为人类观察物质世界打开了一个新的窗口。所以，许多科学家认为，20世纪物理学永放光芒的三件事是：相对论、量子论和混沌学的创立。
当然，我们并不会因为有“无数只蝴蝶的翅膀”就迁就天气预报的不准确，就如同学生不会因为自己考不了满分就慨叹考题太难。经常用“混沌”来进行自我安慰的人，还不具备预报天气的职业心理素养。
上篇：关于天气预报天气预报不准的七个理由（2）/宋英杰
理由三：我们的眼睛有盲区。
要预测天气，首先要观察天气，从理论上讲，要明察秋毫，任何一个细微之处都不能放过。而人类本身并不具有千里眼、顺风耳，我们的眼睛有盲区。
为了观测、追踪每天的天气变化，人们建立了数万个固定的和移动的气象观测站，用肉眼、用仪器逐小时观测诸多天气要素（如风力风向、气温、湿度、降水量、气压、能见度、云型云量等），并且进行全球资料共享。
在中国，经过几十年的建设，建立了2600多个气象台站，甚至在很多高山、海岛、荒漠等自然环境极端恶劣的地方，也有我们的同行驻守着，为我们采集着珍贵的气象数据。但是2600多个台站散落在在960万平方公里的国土上，显然太少了。而且我们所获得的多数是大气层接近地面的气象要素，高层或外层的信息知之甚少。大尺度的天气系统我们不大可能遗漏，但是往往两个观测点之间的距离有几百公里的跨度，西部地区的测站更稀疏。一个影响半径在几十公里或者一百公里的小尺度天气系统，生命史又很短，就很容易逃过人们其实很警觉的眼睛。而往往这样的天气突如其来，恰恰最容易伤害人们的感情，甚至制造灾害。这就是所谓的“大网捞小鱼”，“小鱼”波及的范围虽小，但是影响程度并不小。对于小范围的天气，任何预报的准确性和可信度都会急剧下降，所以只有编织更细密的“渔网”，才能使“漏网之鱼”越来越少。
我们的眼睛有盲区，很大一部分还在于海洋上的天气是一块空白。在我们这个蓝色的星球上，海洋的面积占据了79％， 而且海洋的热容量大，海洋上一点点温度的变化，都能极大地影响着洲际冷暖和旱涝趋势。海洋与陆地之间不是封闭隔绝的，冷空气从陆地走向海洋，台风从海洋登上陆地，全面了解海洋的天气，才能使我们获得一种全局观。在夏季，副热带高压是影响中国天气的首要因素。它的强度、位置、形状、走向的一点点变化都会对全国主要降雨带、主要高温区产生全面的影响。对它动向的判断如果出现一点点偏差，就会出现全国旱涝、冷暖形态的全面“失真”。但是由于副热带高压一般常年在海洋上“流窜”，很少与人谋面，我们对它性格、行为方式的了解还显得非常粗浅。海洋与陆地之间天气气候的交互影响是科学家们很感兴趣也很感棘手的问题。
自从有了气象卫星，我们眼睛的盲区减少了，视野更加开阔了。台风无论多狡猾，都不会骗过卫星敏锐的目光，台风的螺旋云型、台风眼都一目了然，我们也才会胸有成竹地发布那些台风警报。但金无足赤，人无完人，气象卫星也一样。地球同步气象卫星目不转睛地注视着天气变化，但是它离地面的距离是36，000公里，比较遥远，分辨能力比较有限；极轨气象卫星的高度是800多公里，离地球近一些，但是它不可能目不转睛地观察特定区域，它的云图是拼接而成的，在观察一个特定区域时，相当于卫星有“眨眼睛”的毛病，而有一些天气就在“眨眼间”发生了。另外，如果有云层覆盖，我们就难以观察并测算植被、水体、沙尘的面积和强度等等，云层会掩盖很多秘密。
我们没有一双可以洞察一切的慧眼，在分析和预测的时候会产生误差，这是不可避免的事情。
理由四：东边日出西边雨。
人们常用“东边日出西边雨”来形容天气的局部差异。在地形比较复杂的地区，或者强对流天气（如雷暴、冰雹等）比较流行的季节，在一个范围很小的区域中，天气也常常会迥然不同。
一座大山，迎风坡和背风坡，气温、降水量的差别非常大，因而植被的面貌也大相径庭。仅仅一山之隔，却展现着两种气候类型，古人说：始悟一岭隔，气候殊寒暄。
地形对天气的影响实在太大了，“山下三日晴，山上三日雨”是很常见的事情。我们曾经爬山郊游，午后在山腰遇到瓢泼大雨，眼见山洪爆发，情急之下纷纷呼救。而待到安全地回到市区，询问市区的天气，市区却是一整天的晴天，人家看到一群惊魂未定的“落汤鸡”们都感到很诧异。相隔仅仅二十公里，我们的遭遇对于市区的人们简直就是天方夜潭。而我们在郊游之前特地看了天气预报：明日我市晴，17到33度。对于市区的人们来说，那一天的天气预报很准确，准确的天气预报往往很容易让人淡忘；而我们那一次刻骨铭心的经历却使我们很多同伴向我提意见：天气预报，一派胡言。
有一次坐车在高速公路上行驶，在一个小时的车程中，一会儿大雨滂沱，可累坏了车窗的雨刷；一会儿艳阳高照，晴雨，象斑马的条纹一样交替出现着，我暗暗地想：这里的天气预报肯定要挨骂的。因为在这样一个小范围内，如果你预报的是雨，那些头顶烈日的人认为你说谎；如果你预报的是晴，那些淋雨的人认为你骗人。只有少部分经历了晴和雨两种天气的人，才会基本认可“晴，局部地区有阵雨”的预报说法。
听说过“牛背雨”的说法—牛在安安静静地吃草，而牛背上同时经历着两种天气，一半晴，一半雨。或许牧童都能够理解用一个结果和一组数字来概括一个方圆几百公里的城市天气，经常会遭遇尴尬。
古人有“马后桃花马前雪”的诗句，写的是康熙年间朝廷征剿噶尔丹，军士从北京城出征到居庸关的情景。那个年代城市“热岛效应”还不是特别显著，城里城外的天气和物候就有如此大的差异。在现代社会，城市变成了钢筋水泥的堡垒，城市的晴天都是灰蒙蒙的颜色。城市的大气层结构和大气化学构成都和乡村有了明显的差异，天气也开始有了“城乡差别”。
在中国，天气预报的实际预报难度在世界上最大的。有几位国外的同行说，他的预报结果用一张扑克牌就足够了，因为全国的天气有一种一致性；还有一位同行说，他先看邻国的天气，按照邻国今天的天气来预报本国明天的天气，这种简易方法都可以得到一个及格的分数。因为天气在某种程度上也象河流一样，有着上下游关系，天气上游发生了的故事可以为天气下游的预报提供很多征兆和依据。
而我们国家幅员辽阔，既有中高纬度大陆性天气系统的影响，也有低纬度海洋性天气系统的影响，各种天气灾害琳琅满目，是天气灾害种类最繁多、表现最剧烈的国家之一。中国的地势最复杂，平原、高原、盆地、丘陵、沙漠应有尽有，既有海拔八千多米的世界屋脊，也有海平面以下150多米的盆地，气候种类非常多。有些地区的年降水量有两三千毫米，水网密布，而有的地方年降水量只有几十甚至十几毫米，寸草不生；有的地方昼夜温差只有零点几度，而有的地方昼夜温差有三十几度，一天就有春秋冬夏。天气的季节差异和年际差异又非常大。有的地方长冬无夏，终年积雪；有的地方长夏无冬，椰风海韵。天气的地域差别太大了。我们用一两分钟的时间概述全国天气，只能“从大局�
