周末上午，天氣晴朗，陽光明媚，小新早早地起床把家里打掃干凈，剛坐下休息就聽到一陣急促的敲門聲。不用猜，肯定是那做事風(fēng)風(fēng)火火的幸運(yùn)兔！

“小新，今天這么熱，我們?nèi)ニ菹?！?/p>

“今天不行，天氣預(yù)報(bào)說下午兩點(diǎn)左右會(huì)有雷陣雨?！?/p>

“不可能吧！這么好的天氣會(huì)下雨？”

“老天爺?shù)钠饽憧擅粶?zhǔn)，我們?nèi)ブ醒霘庀笈_(tái)的官網(wǎng)看一下雷達(dá)圖就知道了?！?/p>

……

“你看，綠色雷達(dá)回波表示有降雨出現(xiàn)，但雨勢(shì)不強(qiáng)，黃色雷達(dá)回波表示有中等強(qiáng)度降雨出現(xiàn)。過去幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，降水區(qū)域正從左往右移動(dòng)，估計(jì)下午就能到達(dá)我們這里了。”

“哇，這是我第一次看雷達(dá)圖，太神奇了！”

“氣象雷達(dá)只是人類觀測(cè)氣象的其中一種手段，為了讓變幻的天氣變得可測(cè)，從古至今，人們一直在探索。想知道人們是如何觀測(cè)氣象的嗎？一起來看看吧?！?/p>

從地面到太空，人們這樣觀測(cè)氣象

用眼睛看氣象

中國是世界上最早進(jìn)行觀云測(cè)天的國家之一。早在商代的甲骨文中就有風(fēng)、云、雨、雪等各種大氣現(xiàn)象的文字記載。在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，人們通過觀天象總結(jié)出“天上鉤鉤云，地上雨淋淋”“日暈三更雨，月暈午時(shí)風(fēng)”等氣象諺語。

用儀器測(cè)氣象

16世紀(jì)后期到20世紀(jì)初，溫度計(jì)、濕度計(jì)、氣壓計(jì)、風(fēng)速計(jì)、探空儀等專門用于氣象觀測(cè)的儀器相繼被發(fā)明出來。在這期間，氣象史上發(fā)生了兩件大事：1783年，載人氫氣球帶著氣壓表、溫度計(jì)等儀器飛上了天，對(duì)高空大氣進(jìn)行了第一次科學(xué)探測(cè)；1820年，用近代氣象觀測(cè)網(wǎng)資料繪制的第一張?zhí)鞖鈭D誕生了。

飛到天空看氣象

從20世紀(jì)20年代起，高空觀測(cè)開始起步，探空氣球、氣象飛機(jī)、探空火箭的發(fā)明，使人們觀測(cè)天氣的高度范圍從地面擴(kuò)展至距地面100千米的空間。同時(shí)，氣象雷達(dá)也開始應(yīng)用于大氣探測(cè)，一部氣象雷達(dá)能夠?qū)装偾追秶鷥?nèi)的雷暴分布進(jìn)行連續(xù)探測(cè)。

大氣層外觀氣象

1960年，氣象衛(wèi)星及各種遙感儀器的出現(xiàn)，給氣象科學(xué)的發(fā)展帶來新的轉(zhuǎn)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了全球范圍和全天時(shí)的連續(xù)觀測(cè)。氣象衛(wèi)星可以在距離地面800千米至36 000千米的宇宙空間，對(duì)地球大氣進(jìn)行大范圍的觀測(cè)。

我有一個(gè)疑問，這些儀器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，怎么變成電視和手機(jī)里的“天氣預(yù)報(bào)”呢？

氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)從采集到公眾手里，會(huì)經(jīng)歷一段奇妙的旅程?，F(xiàn)在就請(qǐng)?zhí)鞖饧易逯写蠹易钍煜さ某蓡T——“氣溫先生”來講講它的故事吧。

氣溫先生的奇妙旅程

始發(fā)站：觀測(cè)站

我國分布了7萬多個(gè)地面自動(dòng)氣象觀測(cè)站。在四周空曠、場(chǎng)地平坦的觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)，觀測(cè)設(shè)備各自堅(jiān)守崗位，負(fù)責(zé)“捕捉”多種多樣的氣象要素和現(xiàn)象，包括溫度、氣壓、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量等。

以前，我“誕生”的容器是玻璃棒。與人們常用的水銀溫度計(jì)一樣，玻璃棒里有水銀，水銀熱脹冷縮帶來數(shù)據(jù)的變化，再由觀測(cè)員讀取玻璃棒上的數(shù)據(jù)。但好消息是：自2020年4月1日起，我國地面觀測(cè)實(shí)現(xiàn)了全面自動(dòng)化。這樣一來，我的“出生”就省事兒多了。

第二站：值班室的業(yè)務(wù)電腦

其他家族成員，如氣壓、濕度等也有方便、智能的傳感器設(shè)備，由采集器一并收集。我們聚齊后就邁出了旅行的第一步——從戶外觀測(cè)場(chǎng)到值班室的業(yè)務(wù)電腦。在這里，我們要過一道重要“關(guān)卡”——質(zhì)量控制。假如天氣沒什么變化，但10分鐘前的氣溫姐姐和現(xiàn)在的氣溫妹妹數(shù)值相差太大，那她倆就會(huì)被貼上“質(zhì)疑”或“錯(cuò)誤”的標(biāo)簽。

第三站：省級(jí)氣象信息中心

順利通過“關(guān)卡”的成員才能前往下一站——省級(jí)氣象信息中心。在這里，來自全省各地的成員迎來了新一輪考核。這一次主要考驗(yàn)空間連續(xù)性，假如氣溫哥哥和氣溫弟弟出生在相距5千米的觀測(cè)站，數(shù)值卻相差較大，那他倆都會(huì)被標(biāo)記為“質(zhì)疑”。

第四站：國家氣象信息中心

通過考核的成員才有資格踏上更遠(yuǎn)的旅程，最終抵達(dá)國家氣象信息中心。

這一站，我的家族成員就更多樣了，不僅有來自各個(gè)地面觀測(cè)站的，還有其他觀測(cè)設(shè)備觀測(cè)到的數(shù)據(jù)，比如雷達(dá)、農(nóng)業(yè)氣象等數(shù)據(jù)。在這里，我們?nèi)勘惠斎氲揭慌_(tái)每秒運(yùn)行上千億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)內(nèi)，很快，未來的天氣情況就會(huì)被“算”出來，這就是“數(shù)值預(yù)報(bào)”。

別走，旅程還沒結(jié)束呢。影響天氣的因素很復(fù)雜，氣象預(yù)報(bào)員需要將計(jì)算機(jī)得到的結(jié)果結(jié)合天氣圖、氣象衛(wèi)星、雷達(dá)探測(cè)等資料進(jìn)行綜合分析。各地的氣象預(yù)報(bào)員們還需要進(jìn)一步討論，根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況判斷未來不同時(shí)段的天氣，給出最終的預(yù)報(bào)結(jié)論。

終點(diǎn)站：人們眼前

最后，氣象預(yù)報(bào)員制作出不同形式的天氣預(yù)報(bào)，通過電視、廣播、網(wǎng)絡(luò)等媒介推送到人們眼前。至此，我的旅程就完美結(jié)束啦。

可是，在我的印象中，天氣預(yù)報(bào)經(jīng)常不準(zhǔn)。有幾次說要下雨，結(jié)果卻艷陽高照。天氣預(yù)報(bào)到底靠譜嗎？

2021年，我國未來24小時(shí)的晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為85.9%。2022年，我國未來24小時(shí)晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為87%，暴雨預(yù)警準(zhǔn)確率達(dá)到91%，強(qiáng)對(duì)流預(yù)警時(shí)間提前至42分鐘?？梢哉f是相當(dāng)靠譜！

不過，即使預(yù)報(bào)員準(zhǔn)確捕捉到了一輪大范圍的降水過程，但局部地區(qū)還是可能出現(xiàn)漏報(bào)或者空?qǐng)?bào)的情況。這是因?yàn)榇髿庀到y(tǒng)里的降水是不均勻的，降水過程就好像一盆往外潑的水，潑出去的水不均勻地落到地面，會(huì)有被淋濕的地方，也會(huì)有沒被淋到的地方，實(shí)際的落區(qū)也可能與預(yù)計(jì)的落區(qū)有所差異。

明白了，“東邊日出西邊雨”說的就是這種情況吧！仔細(xì)回想一下，天氣預(yù)報(bào)大部分時(shí)候還是準(zhǔn)的，只是準(zhǔn)的時(shí)候我從來沒注意過，不準(zhǔn)的時(shí)候那叫一個(gè)刻骨銘心。

哈哈！是的。和你一樣，人們會(huì)“選擇性記憶”，對(duì)不好的事情往往印象深刻。不過，我們也要認(rèn)識(shí)到，天氣預(yù)報(bào)是有局限性的，它可以無限接近完美，但永遠(yuǎn)不可能做到100%準(zhǔn)確。

那為什么會(huì)出現(xiàn)“天有不測(cè)風(fēng)云”的情況呢？一起去看看氣象專家們是怎么解釋的。

天氣預(yù)報(bào)為什么不能100%準(zhǔn)確

大氣運(yùn)動(dòng)復(fù)雜多變

大氣是一直在流動(dòng)、變化的，大氣運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，除了大氣、海洋、陸面相互作用以外，還受到錯(cuò)綜復(fù)雜的地形地貌、城市熱島效應(yīng)、人類活動(dòng)等因素的影響。而建立在現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ)上的天氣預(yù)報(bào)只有百余年的歷史，特別是以數(shù)值預(yù)報(bào)為代表的現(xiàn)代天氣預(yù)測(cè)方法的建立只有幾十年時(shí)間。在短暫的時(shí)間里，人們并未完全掌握大氣運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在規(guī)律。

觀測(cè)數(shù)據(jù)受到限制

準(zhǔn)確掌握現(xiàn)在的天氣狀況，才能更好地預(yù)測(cè)未來的天氣發(fā)展。但目前觀測(cè)網(wǎng)的空間、時(shí)間分辨率不夠高，觀測(cè)數(shù)據(jù)滿足不了精細(xì)化預(yù)報(bào)的需求。例如，我國的探空站間距為200～300千米，很容易漏掉一些中小尺度的天氣系統(tǒng)，觀測(cè)網(wǎng)存在“大網(wǎng)撈不著小魚”的尷尬。

數(shù)值預(yù)報(bào)放大誤差

計(jì)算機(jī)數(shù)值預(yù)報(bào)模式在模擬并計(jì)算大氣變化時(shí)，為了快速求解，做了很多簡(jiǎn)化和近似計(jì)算。作為初值的資料本身可能有一定誤差，這些誤差在計(jì)算過程中還會(huì)不斷被放大。

人工“訂正”不一致

預(yù)報(bào)員會(huì)對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)的結(jié)果進(jìn)行“訂正”，進(jìn)行“產(chǎn)品檢測(cè)包裝”，但預(yù)報(bào)員的人工分析不能做到完全客觀，有時(shí)不同預(yù)報(bào)員得出的結(jié)論也不一致。

天氣預(yù)報(bào)沒有想象中的簡(jiǎn)單，即便它不可能100%準(zhǔn)確，但每一個(gè)氣象人一定會(huì)付出100%的努力。

謝謝您，風(fēng)雨中堅(jiān)守的氣象人

高繼才剛到泰山氣象站時(shí)，山上不通公路，工作器材和生活用品都靠自己挑上去，一趟至少得五六個(gè)小時(shí)。高繼才和同事們不僅是觀測(cè)員，還是“挑山工”。每次負(fù)重上山后便是二十多天與世隔絕的日子，站里那臺(tái)只能收到兩個(gè)頻道的小電視，已經(jīng)是當(dāng)時(shí)很像樣的娛樂設(shè)施了。

值班期間，觀測(cè)員24小時(shí)不敢合眼，生怕一迷瞪就錯(cuò)過發(fā)報(bào)。大家靠懷表掌握時(shí)間，腦子里時(shí)刻繃著一根弦。每天7次繪圖報(bào)、24次航空?qǐng)?bào)，還有不定時(shí)的危險(xiǎn)報(bào)、重要報(bào)，每份都不能遲發(fā)。時(shí)間久了，多夢(mèng)成了觀測(cè)員的“職業(yè)病”。在夢(mèng)里，冬日的大風(fēng)和夏天的雷電常常是主角。

2016年7月18日到21日，受超強(qiáng)厄爾尼諾事件影響，我國華北、黃淮等地遭遇強(qiáng)降雨，中央氣象臺(tái)連續(xù)發(fā)布暴雨橙色預(yù)警。

那幾天，馬學(xué)款每天守到晚上10點(diǎn)，第二天凌晨4點(diǎn)半到會(huì)商室，5點(diǎn)之前發(fā)預(yù)警，然后準(zhǔn)備上午8點(diǎn)的全國天氣視頻會(huì)商。隨后，馬學(xué)款繼續(xù)密切監(jiān)測(cè)天氣變化，有時(shí)還要和相關(guān)省份舉行多輪次的加密專題會(huì)商。

馬學(xué)款在單位連續(xù)值守了4天，甚至沒回過家換身衣服。他說：“省去往返的奔波，可以多些休息時(shí)間，也怕暴雨阻礙交通，誤了工作。住在值班宿舍還可以隨叫隨到。”

在南海的永興島上，一年365天，每天早上7點(diǎn)和晚上7點(diǎn)，不管風(fēng)吹雨打，氣象人都要按這個(gè)時(shí)間施放探空氣球，探測(cè)地面到3萬米高空的氣象數(shù)據(jù)，如氣溫、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速等。遇到特殊天氣時(shí)，還要增加2次探空觀測(cè)。

唐海榮記得2016年，受臺(tái)風(fēng)“莎莉嘉”的影響，放球難度非常大。她和同事提前10分鐘充灌好氣球，一切準(zhǔn)備就緒，就等陣風(fēng)稍微平息的那一刻沖出去。大家緊緊盯著不遠(yuǎn)處的樹葉，待葉子停止擺動(dòng)，他們立刻跑出去。下雨路滑且氣球體積大，有人滑倒了數(shù)次，但是顧不上身體的疼痛，大家只關(guān)心能否準(zhǔn)時(shí)放出氣球。

“那次天氣極端惡劣，我們連續(xù)放了2個(gè)氣球都不成功，準(zhǔn)備施放第3個(gè)氣球時(shí)，所有人都異常緊張，屏息以待。站在風(fēng)雨中看到氣球順利升空的那一刻，大家都?xì)g呼起來?！碧坪s說。

本文由《發(fā)明與創(chuàng)新》“科普專家團(tuán)”專家、湖南省氣候中心天氣氣候高級(jí)工程師謝益軍進(jìn)行知識(shí)性審核把關(guān)。