天气预报是怎样测定的?为什么有时会报不准呢?
为天气预报提供信息最重要的一环就是气象卫星。它所携带的拍摄镜头通常聚焦在地球上时是一个1平方公里见方的“点”。随着地球的自转和卫星不断地拍摄,一个个点逐渐连成线,经过25分钟,整个地球的图像都可以被拍摄下来。
卫星会将这些图片发送回地面,由地面系统处理。对于接收图像的气象工作者来说,传回的每一张图的获取时间、纬度、精度等信息都是事先根据卫星设定程序计算好的。将所有的图片拼合在一起再对比资料,就可以找到例如北京上空的云图。
与此同时,卫星上安装的各种气象遥感器也会将接收和测量到的地球及其大气层的可见光、红外和微波辐射等信息转换成电信号传送给地面站。由于辐射会和大气介质发生相互作用,在相互作用的过程中,辐射会受到大气的影响。地面系统利用卫星观测到的辐射,反过来可以推出地球表面和大气的状态,大气中云的物理状态。
北京站负责将处理和分析后的气象信息发送给全国所有的气象台站。这个时候,各地气象台站还要根据各个气象观测点收集到的气压、气温、风速、风向、湿度等数据进行气象分析,从而推算出地面近几日的温度和天气状况,根据这些气象信息,气象部门目前可以相对准确预告未来24小时至48小时的天气。
但是,气候系统非常复杂,随时都会发生变化。天气预报的`准确率受气象技术设备和人员水平等因素的限制。特别是夏季,降雨过程复杂多变,经常是在没有明显征兆的情况下突然降临,而且分布非常不均匀,加大了预报员对天气判断的难度。今年我果遭遇大范围干旱天气,去年还有气象专家推测今年夏季会提早到来,但是直到4月底,北方的天气依然相对较冷。有些地区甚至出现了降雪。当时很多人指责气象部门没有及时预报。
实际上,世界上还没有任何一个国家有能力做出20天以后的天气预报。目前,发达国家也只掌握了200年内相对详细的天气观测资料,而我国在1951年才建立起一个比较完整的气象台站网,对气象规律掌握得还不够,所以天气预报也经常会出现误差。我们将会研发更为先进的气象卫星和相关气候监测系统,相信可以给我们的生活带来更大的便利。
“你们的天气预报怎么搞的,太没谱了!”前些天,中国气象局国家气象中心主任、中央气象台台长矫梅燕,意外地接到了一位恼怒的陌生人从机场打来的质问电话。当天,北京机场出现大雾,但天气预报没有对这次大雾作出预报,结果航班延迟,耽误了这位乘客的行程。
当矫梅燕把这件事告诉中央气象台首席预报员杨贵名时,有着二十多年预报经验的杨贵名“安慰”她说:在中央气象台会商室里,预报员经常会接到这样的电话。打电话的来自全国各地,他们的口音各异、身份不同,但他们的主题一致:天气预报“不准”。
那么,天气预报为什么有时候不准呢?
中央气象台及北京市气象台的专家告诉记者,天气预报看似简单,实际是一个浩大的系统工程。天气预报是以大气科学理论为依托,以各种气象探测手段为基础,以数值天气预报为核心,依靠预报人员的综合判断分析最终形成的。“其中的每一个环节都存在某些不确定性,不可能每一次的预报结果都与实际一致。提高天气预报的准确率,现在仍是一个世界性的难题。”
首先,人类对大气运动机理的认识还有限。阴晴冷暖、雨雪风霜,各种天气的产生和变化,都是由大气不断运动造成的。由于大气运动的复杂性,科学家们还不能真实地描述大气运动的细微结构。
其次,气象观测网络还做不到“疏而不漏”。气象探测已发展成为覆盖地基、空基、天基的立体观测系统,地面观测站、高空观测站、自动气象站、雷达观测站、气象卫星组成了时刻监视大气运动和变化的观测网。但这个网络对中小尺度的天气系统会有疏漏,就像大网捞小鱼,容易漏掉。而且观测资料可能会有误差,例如,风向、风速观测结果是采用两分钟观测的平均值,可能就会有一定的误差。
第三,数值天气预报模型不能完全模拟大气演变。天气的变化,是地球周围大气运动变化的结果,而大气运动变化,物理上要符合流体力学和热力学的一些定律,这些定律可以用数学的语言,写成数学方程。人们利用高性能计算机,把天气预报问题变成数学方程求解的问题。这样的方法叫数值天气预报,这是现代天气预报的核心。然而,目前任何一套模型都不能真实地模拟大气演变,只是近似,必然存在误差。
第四,预报员之间的经验及水平会有差异。数值模式计算出来的预报结果,不能直接作为预报结论,预报员还要进行解释应用,根据当地情况进行订正。例如北京北有燕山、西有太行山,天气预报必须考虑地形影响。预报员的个人经验也在复杂的天气预报和综合决策中起着重要作用。
天气预报是很复杂的系统工程。实际上,在发达国家,天气预报不准的现象也经常出现。20xx年,美国暴雨预报准确率也只有22%,台风路径预报误差是103千米。一个预报员说,他曾经在国外同行那里看到过一本小册子,内容是提醒气象工作人员面对公众嘲讽,如何保持心理平衡。
有一天,小猕猴到河边洗手,忽然发现水中的鱼儿不停地跃出水面,“怎么回事呢?”小猕猴很纳闷,“听说有些地方地震前曾出现过鱼儿跳出水面的情况,难道我们这里要发生地震不成?”
小猕猴虽然没有经历过地震,但却听妈妈说起过地震的危害。地动山摇,房倒屋塌,这对小猕猴来说简直是太可怕了。想到这里,小猕猴禁不住高喊起来:“朋友们,要地震了,快到空旷的地方去!”
“小猕猴,你怎么知道要地震呢?”一条在河边觅食的小鱼儿好奇地问。
小猕猴把自己的推测告诉了小鱼儿。
“哈哈!”小鱼儿大笑一声说,“你说的情况我也知道,可我们今天跳出水面不是因为要地震,而是要下雨了。”
“要下雨了?是吗?”小猕猴双眼一亮,他想起了感冒时所说的'预报天气的事,问道,“你怎么知道要下雨呢?”
小鱼儿说:“我们鱼是靠呼吸溶解在水中的氧气生活的,天晴时大气压力高,水里溶解的氧气多,我们就可以安静地沉栖在水底;而下雨前气压低,深水中的氧气大大减少,我们只好浮上水面呼吸。”
“噢,原来是这样!”小猕猴高兴地说,“谢谢你,小鱼儿,我这就给山林居民报告天气情况去。”
“等等!”小鱼儿说,“小青蛙比我预报天气还准呢,你再去问问他吧!”
“小青蛙?”小猕猴说,“你去把小青蛙叫过来好吗?”
小鱼儿说:“刚才我看到小青蛙上岸去了,你去找找看吧。”
“小猕猴,找我有什么事吗?”就在这时,岸边的草丛中传来“呱,呱”的叫声。
“你跑到岸上来干什么!”小猕猴着急地说,“被捕蛙人捉住你可就没命了!”
“我会小心的!”小青蛙说,“要下雨了,我到岸上来找些吃的。”
“你怎么知道要下雨的呢?”
小青蛙不急不躁地说:“你可能不知道吧,我们青蛙是靠皮肤吸收水分的,空气干燥时,我们的皮肤水分蒸发加快,就要呆在水中保持皮肤湿润;而在阴湿多雨的天气,皮肤水分不易挥发,我们就跳出水面到陆上来活动,顺便找些吃的。”
“噢,原来是这样!”小猕猴高兴地说,“谢谢你,小青蛙,我这就给山林居民报告天气情况去。”
小猕猴没走几步,忽听背后传来“噗通”一声,小猕猴转身看时,发现小黄狗在水中泡水。小猕猴知道,如果不是遇到什么危险,小黄狗一般不会到水中去。可是,小猕猴看看周围,既没发现有人追赶小黄狗,也没发现有野兽攻击小黄狗,小猕猴感到有些奇怪了。
“小黄狗,快上来!”小猕猴又返回河边说,“天要下雨了,怎么又跳到水里去了呢!”
“谢谢你!”小黄狗说,“我知道要下雨了。”
“你怎么知道要下雨的呢?”
“天气闷热,就是要下雨的前兆。”小黄狗说,“你可能不知道吧,我们狗身上没有汗腺,炎热时不能靠毛孔散热,只有靠张嘴、搭拉舌头散热来保持恒温,可现在是嘴和舌头都无济于事了,我只好跳到水里泡水,来帮助散热。”
“噢,原来是这样!”小猕猴高兴地说,“谢谢你,小青蛙,我这就给山林居民报告天气情况去。”
人们渴望预知天气变化,真正做到“未雨绸缪”,但“天有不测风云”,精准预测天气确实不是一件容易的事。
影响天气预报准确率的基本原因是大气运动自身具有随机性。大气变化是一个复杂的运动过程,充满了各种各样的可能性。对此,美国气象学家爱德华?罗伦兹有个生动的比喻:“巴西丛林的蝴蝶扇动一下翅膀,可以引起美国德克萨斯州的飓风。”这就是大家熟知的“蝴蝶效应”。在随机性的多重影响下,任何一种预测结果,都是要担风险的。人们对天气形成初始状态的观测,总是会有某些误差,而哪怕是很小的误差,也会使预测的结果大相径庭。
各种复杂地形也会给大气运动带来影响。如青藏高原地势较高,受到太阳辐射后温度上升,尤其是夏天,它便成为高空大气环流的一个热力源;当气流经过时,要么从上面越过去,并被加热,要么从旁边绕流过去,从而形成天气系统比如西南涡等,这些,使得整个大气环流形势变得十分复杂。可见错综复杂的地形地貌,也是,个爱添乱的“捣蛋鬼”。
何况,不同的天气类型,预报准确率差异很大。像高温、寒潮、梅雨这些空间范围较大、时间尺度较长的天气,预报准确率就比较高。全国24小时晴雨预报和最高、最低,温度预报,能够做到“不离十”。但有些天气发生得突然,具有很强的局部地域性特征,例如强对流天气,也就是短时间内发生的冰雹、强降雨、强雷电、龙卷风等,预报准确率就非常低。
在多种因素的影响下,预报的难度当然就增大了。这如同玩拼图:如果只有8个板块,儿童也能拼出来;如果是800块,成人可以拼出来;但如果是8000万块,甚至更多,那“神”也都无法拼出来了。
不过,随着计算机的普及和数值预报手段的改选,天气预报准确率正在不断提升。英国气象局正在开发一种新的计算机模型,气象人员可以利用它发布面积仅为1平方公里地区的天气预报。不久的将来,人们可以即时获取更小区域内精确的天气信息。届时,气象学家发布温布尔登网球赛天气预报时,将不会像现在这样,只能预报温布尔登所在的伦敦东南部的天气,而可以把精确度定在比赛场地500米的范围内
走在路上,我时不时抬头看看天空,看到太阳一直高高地悬挂在天上,根本没有要下雨的感觉。于是,我对妈妈说:“妈妈,你错了,根本不会下雨。”妈妈说:“是啊,现在是不会下,不过等下就会下小雨了。”这让我更加不解了:“这是谁说的?妈妈怎么知道呢?”妈妈哈哈大笑::“我就是知道啊。”
看完精彩绝伦,惟妙惟肖的儿童画展,真得感叹一下这些画家们炉火纯青的技术。不过,我看了看天上,还是没有下雨的迹象,看来妈妈失策了。突然,一个调皮的水滴落在了我的鼻尖,咦,是不是要下雨了?不一会儿,淅淅沥沥的雨就开始下了起来,我高兴地欢呼:“妈妈,你看,真的`下雨了!真的下雨了!妈妈真厉害!”于是,我们撑起预先准备好的雨伞,高高兴兴地回家了。
回到家,我们看到爸爸正在收拾行李,原来爸爸今天要坐飞机去出差。晚上的时候,我来到妈妈房间,说:“今天爸爸出差,我要和妈妈睡。”谁知我刚往床上一躺,就听见开门的声音,原来是爸爸回来了。我赶紧出门去迎接爸爸,爸爸告诉我:“出差时间改了,今晚是雷电天气,乘飞机不安全。”我一头雾水,可是现在没有打雷和闪电呐。
“现在是没有,可是晚上可能就会有了。”
“为什么?谁说的?爸爸怎么知道?”
“你不信啊,就等着看吧。”
晚上,我睡的正香,一阵“轰隆隆”的声音把我的美梦吵醒了。我吓得跑到了爸爸妈妈的房间,爸爸跟我说:“我说的没错吧,真的在打雷,还在下暴雨。”我百思不得其解,缠着爸爸妈妈一直问:“你们怎么都知道?不行,你们一定要告诉我!”这下,我才知道,原来是天气预报说的。
爸爸妈妈每天都会准时收看天气预报,这样就能提前知道天气变化了。于是,我带着强烈的好奇心,跟着爸爸妈妈一起看天气预报。
“哇!还能看到北京的天气呢。”
“对啊,不止北京哦,还有很多城市的天气情况都能从天气预报里知道,而且还有世界上其他国家的天气情况,都能从天气预报里知道。”
我惊叹不已,天气预报员的叔叔一定是超人。
爸爸妈妈听了哈哈大笑,天气预报是由科学家们用仪器测出来,然后再告诉电视台的天气预报员叔叔,再由预报员叔叔告诉我们,可不是什么超人。
妈妈说:“从现在起,你就是我们家的小小天气预报员了,今后每天收看天气预报的重任就交给我了。”我满心欢喜地接受了这个任务。
天气预报真是神奇,这样我们就能方便地知道每天的天气情况了,不过天气预报有时候还是有点不准哦!
于是,一个气象台应运而生。台长是一个老太太。每天,老太太从大喇叭里播放气象预报:“明天将会有大雨,请大家带雨具。”
然而,第二天晴空万里。
而后,老太太预报:“明天是个大晴天。
于是大家都把被子拿出来晾晒,可是第二天却下起了倾盆大雨。晚上,大家抱着湿被子打了一夜的.冷颤。
这样的事天天发生,大家只好聚在一起想办法。“诸位,有个叫毛鸭说道:“我看这样吧,咱们把预报倒过来听,怎么样?”“没办法了,试试吧!”
于是,老太太预报有雨时,大家就高兴地出门,预报没雨时,大家就带上伞。就这样,竟相安无事地过了好久,大家都夸毛鸭聪明。
后来,老太太退休了,新台长是一个年轻人。他预报:“明天会有响雷,请大家做好耳塞。”可人们没当回事,结果雷把二百多人的耳朵给震聋了,医院顿时人满为患,全镇的人都愤怒了,上街游行请愿——纷纷声讨新任气象预报员的可恶行径。于是镇长只好把老气象员——老太太又请回来——继续播“反差”天气预报。
一切都恢复了正常,因为人们已经习惯了把老太太的天气预报倒过来听。
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