作者：李矜霄 （LASG实验室2014级硕士研究生） 

　　“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”，“好雨知时节，当春乃发生”，“君问归期未有期，巴山夜雨涨秋池”，这些耳熟能详的诗句体现了我国自古以来就有关于天气现象的记载；回顾史料，更是可以找到许多有关“天气预报”的记载，但是这些预报谈不上什么科学，可以概括为从占卜到经验分析的转变。 

　　 天气不仅受到各种气团的影响，而且受到当地地形、水域状况等众多因素的影响，任何随机的因素变化都可能引起意想不到的天气变化，因此，天气预报一直以来都是一个历史性难题。   

    有人曾经调侃说，世界上最不靠谱的人是做天气预报的人。的确，气象工作者在处理海量气象资料，在通过理论分析后得出的预报结果往往与实际情况存在着比较大的偏差。这也就是为什么我们收看天气预报的时候，主持人只会告诉我们：明天可能会……，降水的量级大概是……，时间段大约在……，甚至会抛出明天下雨的概率是50%这种看似完全无用的论断，这表明天气预报是概率预报，无法100%完全洞悉未来的种种变化。然而这种基于概率的天气预报真的就那么不靠谱，那么百无一用吗？让我们从天气预报的历史说起： 

1.国内外早期天气预报的发展 

　　我国商代后期（公元前13世纪至前11世纪），人们用占卜预测气象、天象、疾病、生育和战争等等。帝王常用甲骨占卜吉凶，占卜过后将所问之事或所得结果刻在龟甲或兽骨上，称作商代甲骨文，大量出土于河南安阳殷墟。占卜中关于风、雨、水等方面的卜辞可以看作是原始的天气预报，这是已知的世界上最早的天气预报。这种法子，我们的祖先大概用了几千年之久。 

　　(图片来源:国家文物局官网) 

　　古希腊哲学家亚里士多德（公元前382～322）在著名的《天象论》中，曾写道：世界上万物由火、空气、水和土四大元素组成，也就是发展到后期的四因说。他认为，这四种元素“可以互相转化，每一种都可以潜伏在其他之中”。他指出，引起这种转化的媒介物是太阳；空气经受温度的变化就变为云、雨、雪、霜、露。 

　　此外，由于农业生产的需要，我国在2000多年前就已经总结出了二十四节气。为了更详细地表示每个节气内的气候变化，又形成了七十二候。对于一年的冷暖变化，又总结出了“三九”和“三伏”。再后来，诞生了许多流传至今的气象谚语，例如“朝霞不出门，晚霞行千里”就是其中的代表。这些谚语，有的是反映各种天气变化的前后期联系的，有的是描述气候规律的，通过观察日、月、云、风、雾等自然现象的变化规律，反复总结印证而得到的具有一定的可信度，也集中体现了概率论的中心思想。　　 

　　在我国，天气预报在新中国成立之后才进入一个正常的发展期，中央气象台起步之初，还没有卫星遥感技术，台站资料也十分欠缺。很多预报都依靠当地天气谚语、动物在天气变化前的反应等办法。比如，“天上钩钩云，地上雨淋淋”就是如此。钩钩云在大气科学中叫钩卷云，在强烈的对流天气系统，常常形成大范围的卷云。因此，钩卷云一旦出现，就预示着产生降水的天气系统即将来临。 

　　综上所述我们可以看出，天气预报在其诞生和早期发展中，是一种基于经验的预报。所谓经验的东西，在统计学意义上来讲就是概率。 

2.现代天气预报的诞生 

　　世界上第一张天气图诞生于1820年。但是天气预报业务更多时候是伴随着战争而发展的。 

　　1854年11月，英法联合舰队在黑海上和俄军决战，可是出师未捷，英法联合舰队就遭到了一场强风暴的袭击，几乎全军覆没。事后，巴黎天文台台长勒弗里埃受命调查这次强风暴过程。他依次把同一时间的各地气象情况填写在一张图上，经分析发现此次风暴在经过欧洲，到达联军舰队所在地的前一两天，西班牙和法国西部已受其影响。也就是说，如果当时注意到这一现象，这场灾难是可以避免的。1855年3月，勒弗里埃正式向法国科学院提出建议，由政府组织气象观测网，并将观测资料集中起来进行分析，绘制天气图。1856年，法国首先开始了天气预报的业务工作。此后，世界上许多国家都陆续建立起了气象站网，开展天气预报工作。天气预报在1875年4月1日首次刊登在伦敦的《泰晤士报》上，这也是天气预报第一次刊登在主流报刊上。 

　　普遍认为，现代天气预报开始于天气图的诞生，气象工作者依靠天气图根据经验和固有的理论基础对天气的发展变化过程加以分析和描述，从而对未来天气进行预报，虽然预报仍然与经验和个人的主观判断也是一种概率问题，但是基于天气图出发的分析手段使天气预报技巧大大提升。 

　　随着天气预报的不断迅猛发展，气象观测站点数量更多，覆盖面更广。以中国为例，根据统计，全国气象观测站数量达到2423个。这样就会使绘制出的天气图更接近真实大气的运动；加之卫星遥感技术的广泛应用，可以形成多套资料之间的对比分析，使得这种基于天气图的预报准确率显著提升。 

3.数值模拟带动天气预报的发展 

　　数值天气预报是伴随着计算机而产生的。 

　　1950年，美国人恰尼、冯诺依曼首次用电子计算机制作以大气动力学为基础的数值天气预报取得成功，从此数值天气预报方法逐步成为天气预报的主要方法。 

　　所谓数值天气预报，就是将大气运动的数学物理方程组以计算机语言的形式描述，在给定观测初值的条件下，通过计算机求解这些偏微分方程的解。由于计算机强大的运算能力，在天气分析的基础上可以再次提高天气预报的准确度。如今，数值预报水平的高低是一个国家气象现代化水平的重要标志。1982年2月，我国第一个数值预报业务系统——短期数值天气预报业务系统，正式投入业务应用，结束了中国只收用国外数值预报产品的历史。 

　　通过几代人坚持不懈的努力，我国的数值天气预报模式与世界先进水平差距正在进一步缩小，以中国科学院大气物理研究所等研究院所的一批优秀高分辨率模式相继问世。 

　　首先说一说，何为模式分辨率？其主要包括两层含义：1.模式网格的粗细，以地形为例，越精细的模式网格越能真实的刻画出实际的地形情况；2.能描述物理过程的特征尺度，在相同网格比的模式中，比网格格距小的物理过程往往不能够被直接刻画出来。所以必须通过一些“参数化过程”把这些不能识别的变化用已知的变量表示出来。 

　　（图片来源：大气物理研究所博士生论文） 　　  

　　但是路漫漫，其修远兮，我们国家在研发高性能的模式方面仍然任重而道远。以模式分辨率为例，我们相对于全球主流的气候模式，仍然处于劣势地位。 

    总而言之，由于观测资料的缺乏，分析手段的不完善，模式性能的欠缺，目前的天气预报始终是概率预报，无法100%预测未来的天气情况，但是预报的准确率正在逐步提升，预报时效性也正在逐渐延长，尤其是一周内天气的预报，准确率是相当可观的。所以目前的天气预报对于人们出行、重大社会活动的开展都具有较高的参考价值。 

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