正文 第80章 為什麼說長遠的氣象情況是不可預知的?(1 / 1)

因為混沌原理的影響

什麼叫天氣預報?天氣預報就是應用大氣變化的規律,根據當前及近期的天氣形勢,對未來一定時期內的天氣狀況進行預測。它是根據對衛星雲圖和天氣圖的分析,結合有關氣象資料、地形和季節特點、群眾經驗等綜合研究後作出的。

1855年3月16日,法國巴黎天文台台長勒佛裏埃在法國科學院作報告說,假如組織氣象站網,用電報迅速把觀測資料集中到一個地方,分析繪製成天氣圖,就有可能推斷出未來風暴的運行路徑。從此,天氣預報工作開始了。

20世紀的氣象學發展迅速,人類對大氣過程的了解也越來越明確。20世紀70年代,數字天氣預測隨電腦硬件發展而出現,並且發展迅速,今天已經成為天氣預報最主要的方式。

現代天氣預報有五個組成部分:收集數據、數據同化、數據天氣預報、輸出處理、展示。

數字天氣預報通過電腦來模擬大氣。它使用數據同化的結果作為其出發點,按照今天物理學和流體力學的結果來計算大氣隨時間的變化。由於流體力學的方程組非常複雜,因此隻有使用超級計算機才能夠進行數字天氣預報。這個模型計算的輸出是天氣預報的基礎。

模型計算的原始輸出一般要經過加工處理後才能成為天氣預報。這些處理包括使用統計學的原理來消除已知的模型中的偏差,或者參考其他模型計算結果進行調整。

也許你會想,這樣我們就可以準確預測許多天之後的天氣了,實際上,超過三兩周到未來的精確的天氣預報是不可能的,因為有混沌在作怪。

最常見的氣象模型中,溫度、氣壓、風向、速度以及降雨量都是這個模型中隨時間變化的變量。洛倫茲(E。N。Lorenz)教授於1963年《大氣科學》雜誌上發表了《決定性的非周期流》一文,闡述了在氣候不能精確重演與長期天氣預報者無能為力之間,必然存在著一種聯係,這就是非周期性與不可預見性之間的關係。洛倫茲在計算機上用他所建立的微分方程模擬氣候變化的時候,偶然發現輸入的初始條件的極細微的差別,可以引起模擬結果的巨大變化。洛倫茲打了個比喻,在南半球巴西某地一隻蝴蝶的翅膀的偶然扇動所引起的微小氣流,幾星期後可能變成席卷北半球美國得克薩斯州的一場龍卷風,這就是天氣的“蝴蝶效應”。由此提出了天氣的不可準確預報性。

這就是混沌理論。理論認為在混沌係統中,初始條件十分微小的變化,經過不斷放大,對其未來狀態會造成極其巨大的影響,導致結果的完全不同。

有首民謠說得好:丟失一個釘子,壞了一隻蹄鐵;壞了一隻蹄鐵,折了一匹戰馬;折了一匹戰馬,傷了一位皇帝;傷了一位皇帝,輸了一場戰鬥;輸了一場戰鬥,亡了一個帝國。馬蹄鐵上一個釘子是否會丟失,本是初始條件的十分微小的變化,但是長久累積起來,就會導致巨大的變化。頗有一種量變引起質變的哲學意味,這也是混沌的一個體現。

真實的天氣有太多的影響因素了,人類現在無法以模型的方式一一包括這些因素,不過,短期的天氣預報,準確率還是令人滿意的。

“格言”早霞不出門,晚霞行千裏。

——民諺一個攝影組深入到沙漠中拍攝影片。

第一天,組中一個印地安人對導演說道:“明天有雨。”第二天,果然下雨。

過了幾天,印地安人又對導演說“有風暴!”果然,風暴來了。

導演很驚訝,找來秘書,對他說,給印地安人加薪,他能夠預知天氣情況。

後來那個印地安人又有幾次準確預報。

隨後的兩星期內,他卻一直沒有預測天氣。導演第二天要拍大場麵,特地找到那印地安人,問問他明天的天氣。印地安人搖搖頭:“我不知道,收音機壞了。”