天氣預測
試圖預測天氣的人們,其工作費力不討好。很少有科學預測不受到嘲笑,因為天氣預報一出現差錯,其難堪可想而知。然而,盡管許多人抱怨所出的差錯,人們還是看新聞,了解早上出門時該不該帶傘。
現代氣象預測是建立在16世紀末至18世紀的科學家們所創建的理論基礎之上的。像艾薩克·牛頓和羅伯特·玻意耳這樣的觀測者們得出空氣熱脹冷縮基本理論,以及物質和能量守恒,還有大氣運動時產生的力的有關理論。其他觀測者們注重觀察日複一日的天氣這一現實。19世紀興起的觀測網,電報彙報速度使氣象觀測者們穿越中緯地區,向東前行,查出高壓區和低壓區。
19世紀,氣象預報人員們試圖用所謂持續性方法預測天氣,他們認為,風暴運動的速度及方向通常是持續的。許多懷疑論者認為不可信賴預測天氣,但天氣預測越來越得人心,不久國家氣象服務部門也成立了。到1900年,美國和歐洲各報上都刊登地圖和天氣預報。
第一次世界大戰以後,觀測天氣的革命方法從挪威興起,這是伴隨著對鋒麵係統概念的形成的了解,及對低壓係統的生命史的了解而產生的。這些想法為更複雜的天氣預報指明一條道路,從而超越了氣候學和固守論。
1922年,英國數學家理查遜幻想,成千上萬的人們用數學加、減法來解運動方程式,並用數學方法預測天氣。他們的想法得到普林斯頓大學的認同。1950年,該大學首次研製出計算機天氣預報,以現有的標準來看,當時實在太粗略了,但他們為後續工作奠定了基礎。現在,全球更完善的計算機把大氣層物質用數學模式加以控製,為地方氣象服務人員提供指導。這種計算機每日兩次從全球範圍內獲取觀測結果,所獲數據通過計算機模型轉化成有用的形式。這些模型模擬大氣,但各國不盡相同。他們用三維框標出某地區、某個大陸、某個半球甚至整個地球,來跟蹤那裏的風、濕度、氣壓和溫度。許多主要的預測中心用一至兩個短期模型,其中一個持續48小時,另一個較長時期模型可持續10天。
計算機提供的半成品還遠不能大眾化,它的主要價值是表明特定天氣特色的特點,指出當地天氣形勢,如鋒麵、高壓中心、低壓中心、高空槽和脊以及急流中心。計算機輸出的資料在獲得全球觀測結果後幾個小時就要送達地方預報單位一采取世界時0000點和12帕。
這裏有一幅人類觀測者的智慧所要破解的圖片,他們必須用許多方法釋譯計算機輸出的資料;各種模型是否一致?沒有完美無瑕的模型,每個模型在各自描繪陸地形狀、描述大氣物理狀況時都有各自的特點。這些特點可將天氣特色顯示出來。例如:低壓中心可以過度發展。弱冷鋒不知不覺進入到一個模型最低垂直的層麵下,有時失蹤的數據在某一特定日子裏會破壞模型的演示,預測者們必須認出這些斜線,並對它們加以修正。
地方性天氣預報,經常從統計模型開始。還要和大模型相連,因為大模型能指明某一特定城市的溫度和降水量。實際上,經過長時間的拖拽,這些統計工具運行良好,它們所提供的預報比人工預報精確。但當統計數字有誤,預報準確度就會大大降低。這種情況在天氣變化異常時經常發生。尤為需要準確預測時,預測者們要高度警惕科學家們常說的“氣象癌”——一種不加以人工判斷,利用統計輸出的資料使錯誤滋延的一種趨勢。
經過數小時商榷,預測者們得出一係列推測,在未來幾天內或達一周之久,這些推測通常包括所預料到的高溫或低溫,多雲,風向及風速,降水量(如果考慮降雪,還包括降雪量)。預測者們管轄區有幾千平方公裏,有時在一小地域氣象條件變化極大,在預測範圍內,不同區域同時提供的預測也大不一樣。