天氣預報為什麼越來越準？
2020-08-29 萬物揀史從很久很久很久以前，到很久以前，人類都認為神對天氣有使用權和支配權，渺小的自己，怎麼能預測天氣呢？
觀測意識和儀器的出現
啟蒙運動帶來了理性之光。你手裡有了錘子，那看啥都想敲一敲。你心中有了理性，那看啥都想測一測。
於是從15世紀到17世紀，歐洲人陸續開發了一系列的儀器，對溫度、溼度、風向、氣壓等天氣因素進行定量觀測。
有了這些儀器，美第奇家族兩位熱愛科學的富二代，便把自己的豪宅進行了精裝修，形成了氣象觀測站點，後來又建立了遍布歐洲十個城市的氣象觀測網絡。
但有了觀測技術還是不夠，因為大家對天氣的描述實在太亂了。同一場雨，你覺得三月裡的小雨淅淅瀝瀝下個不停，我覺得冷冷的冰雨在臉上胡亂地拍，那，就是跨服聊天。
所以，為了給航海水手提供可參考的天氣數據，必須要有一套規範的體系。
給天氣情況定調
給天氣情況定調的雙雄，弗朗西斯·蒲福和盧克·霍華德橫空出世。
有了這些工具，人類又往前邁了一步，把觀測的信息，製成天氣圖，記錄某一地區的天氣變化。
到了19世紀30年代，已經有人有意識去間隔一段時間就做一張天氣圖，通過天氣圖的疊加，人類能明白天氣運動的軌跡。基於此，一個大膽的想法，誕生了。
天氣預報的誕生
1837年，莫爾斯發明的電報機試驗成功，人類可通過電報，快速同步各地氣象資料，讓天氣預報的實現，有了技術支持。
可惜現實沒有這麼順利，人類往往需要經歷沉痛的教訓，才開始想辦法解決問題。
1859年，滿載400多乘客和黃金「皇家憲章號」撞上了風暴，船毀人亡。
菲茨羅伊所遵循的是這樣一個理論，氣壓表下降超過0.5英寸，溫度變動超過15華氏度，忽冷忽熱的天氣變化，都會顯示有劇烈的風暴發生。
英國的13個電報站點，會採集這些數據，在每天早9點通過電報發送給菲茨羅伊。他的團隊對實時的數據進行分析，編輯，發送給泰晤士報，再傳遞給大眾。
如果風暴突襲，預警會被傳遞到港口，根據風力和風向的不同，碼頭會懸掛不同的錐形組合體，作為信號，提醒船員。
可惜這樣一位氣象先驅，卻被眾多人批評不懂理論，預報不準。他受不了橫眉冷對千夫指，最後自殺身亡。根據後人統計，菲茨羅伊發布的氣象信息中，大約有75%是正確的。他建立的標準化預報流程更是人類的一大步。
天氣預報的進步
20世紀，突飛猛進的技術手段，讓人們在面對神秘莫測的天氣變化時，能打出更多的牌。
第一張牌，是探空氣球。
有了無線電技術的加持，人類便可以在野外，放飛裝了氣象儀器和無線電發射器的氣球。氣球升到高空，內部的儀器會記錄溫度、溼度等數據，並傳回地面，由此監測高海拔地區的天氣。
如今，探空氣球仍是探測高空氣象的主要方式。
第二張牌，是氣象雷達。它向天空發射無線電波，電波碰到雨或冰雹，就會反射回不同的信號，根據這些信號，人類由此可以判斷目標是多大程度的「水貨」。
第三張牌，是氣象衛星。
繞地球南北兩級運轉的極軌衛星，和盯著一部分地區的靜止衛星，共同構成了氣象衛星網絡。它們觀測地球和大氣層的可見光、紅外、微波輻射和電磁波信號，追蹤天氣變化。
一個現代化的氣象預報系統有多複雜呢？
根據2019年中國氣象局的部門預算，為了獲取充分的氣象信息，中國一共運轉著2425個國家級地面氣象觀測站、8174個國家級地面天氣站點、308個雷塔站、653個農業氣象觀測站、490個雷電觀測站等……此外，還有8顆氣象衛星在軌運行。
而這些觀測設備採集到的數據，會進入超級計算機進行運算，可以模擬出3公裡範圍內的天氣變化。而未來的天氣預報，可以精確到1000米之內。
2018年，我國的氣象預警信息，可通過廣播、電視、網際網路等手段，在10分鐘內覆蓋86.4%的公眾，從而減少氣象災害損失和死亡人員。通過迅速、廣泛的氣象預報系統，我國氣象災害經濟損失佔GDP的比重，從20世紀80年代的3%—6%，下降到近五年的0.4%—1%。
不過，在自然的不確定性面前，人類的系統是很脆弱的。
2020年，新冠肺炎在全球的蔓延擴散，為了控制疫情，各國紛紛減少了航班數量，3月底，全球已有近60家航空公司停飛了所有航班。
而這，也對天氣預報造成了負面影響。要知道，受地形和探測設備維護的限制，在高原、沙漠等人跡罕至的地方，很難部署氣象設備，就要靠民航飛機上安裝的氣象雷達採集數據，也就是「飛機報」。
飛機報每天可以對世界氣象組織提供70萬條以上的高質量數據，對降低預報誤差的貢獻，僅次於活動範圍最大的極軌衛星。
現在，航班數量的大幅下降，導致了全球氣象預報的準確度降低。現代社會的複雜，超過了一般人的想像。在這個複雜而脆弱的系統中，你永遠也不知道蝴蝶翅膀煽動一下，會在什麼地方掀起什麼樣的風暴。
參考文獻：
[1] 彼得·穆爾：《天氣預報——一部科學探險史》，廣西師範大學出版社，2019年版；
[2] Wikipedia：《Weather forecasting》；
[3] Britannica：《Weather forecasting - History of weather forecasting》；
[4] MacTutor History of Mathematics Archive：《Weather forecasting - MacTutor History of Mathematics》；
[5] 王素：《疫情之下，天氣預報也會受影響》，科學大院，2020年；
[6] 人民日報：《精測變幻風雲 服務國計民生——寫在新中國氣象事業發展70周年之際》，2019年；
[7] 科普中國：《解惑：探空氣球是那樣》，2017年；
[8] 科普中國：《氣象雷達與氣象衛星》，2018年；
[9] 中國氣象局：《中國氣象局2019年部門預算》，2019年。
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