天氣預報為什麼不準？看看背後的原因你會理解的！
大家好我是你們的老朋友天空，為了展現科技的魅力，以後的每一天我都將為大家放送最幹的貨，希望你們會喜歡。今天我們來說一說模型，但是今天要講的這個模型並不是我們平時見到的模型，而是天氣模型，我們會知道很多種現象，比如天氣就算是精心設計的模型，也沒法得到準確的結果，這是複雜性科學的一個特徵。天氣預報為什麼不準？這個問題簡單回答就是因為天氣預報模型實在太複雜了，對微小變動太敏感，沒有辦法準確預報，而且日常生活中預報準確的時候往往又被我們忽略，所以最終留下了一個天氣預報老是遇到不準的印象。
今天我們接觸的模型，今天我們要講的這個模型應該是人類能夠接觸到規模最大，運算最頻繁的模型，那就是天氣預報模型，那麼模型這種工具是什麼呢？他是一個在大世界框架下先設定好運動規則和參數設置，然後再給出一個初始值，讓這套模型自己運算，模擬這個世界之後將要發生的事情。注意，上一段話中的每一個元素都是天氣預報的關鍵，那麼這些運動規則和參數的設定是誰完成的呢？它是一套天氣分析的軟體而寫成的，這個是由科學家定製的，這些科學家依照的就是大氣運動的動力學方程，這是一套微分方程組，現在可能還有很多同學沒有接觸到微積分，你只要知道微分方程組是非常非常難求解的就可以了，歷史上有不少數學家用一輩子的精力來研究某個微分方程的解法。那初始值又是什麼意思呢？就是這套系統從當前的一個確定的狀態開始，能往下一步運算，所以要預測將來的天氣，初始值就是當前天氣的狀況。
這個數值是氣象站收集的，我們國家氣象站分國家級和區域級，國家級的一共有2000多個，區域級的有30000多個，國家級的2000多個觀測點的數據也會分享給世界氣象組織，比如說谷歌天氣這種APP，他拿到的數據就是這2000多個觀測點的，這些初始值的也是越精確越豐富越好，這樣他的預測也會越準。當然，越豐富越精確它也有負面的效果，就是運算量太大，那麼運算由誰完成呢？這是需要一個非常厲害的計算機進行的，我們國家在這方面本錢下得比較大，用的是天河2號超級計算機，這個計算機的尺寸大約和一個大型的地下停車場差不多，每年光電費就一億元人民幣，全球的超級計算機算力排行，天河二號能夠排進前50.為什麼用這麼牛的計算機呢？因為咱們國家面積大，城市多，所以運算量天然的就比其他國家大很多，所以必須得用這麼厲害的計算機來運算。到這裡就會有人問了，都有這麼厲害的計算機了，為什麼天氣預報還是不準確呢？這個就要說到天氣的本質了。
它的運算對象就是氣壓、氣溫、風速、風向、溼度，這些指標都是怎麼流動的，這些微分方程描述的對象都有一個特性，就是對輸入值極為敏感，比如說有很多參數要輸入進去，其中的一個參數是1.0001，把這個當做初始值輸入進去，可能最終算出的結果就是後天大暴雨。但如果其他的參數全都不變，這個參數設置成1.0002，可能計算完結果是後天多雲，這個尷尬的事情各國的氣象局都逃不掉，只要時間拉得足夠久，誤差就會越來越大，只要觀察的區域越小，誤差也會越來越大。不誇張的說，預測明天的天氣，和預測一鍋沸騰的水，下一個氣泡在哪裡冒出來的難度是一樣大的，所以這也是為什麼我們要採集全國3萬多個氣象站數據的原因，我們希望儘量提供精確些的數據，而其他國家的天氣軟體，只能拿到我國2000多個站點的數據，所以他們算出來的東西天然就會有很大的誤差，我們也不用覺得外國的軟體比較好。
現代天氣預報最早是在1850年時代開始的，因為那個時候已經出現電報了，那個時候的天氣預報主要是給航船提供風向的信息。這個還真的需要靠電報才行，因為電信號的傳輸速度比風速快很多，天氣預報作為一門科學誕生，還要感謝兩位英國的海軍艦長，一個是弗朗西斯波弗特，另外一個是他的學生羅伯特菲茲洛伊，當時英國的港口已經有很多了，有一些就會偶然的遭遇風暴，有些來不及停靠的船隻損失慘重，如果能有一個方法，預測風暴什麼時候產生，那提前做好防護就好了，這個就是現代天氣預報最初的作用，當時兩位船長利用200多個英國的海岸警衛隊對風速進行測量，建立起來一個預測風速變化的模型，當時用起來感覺還真有用。大約在1861年的時候，他們這套模型預測出來的狂風預警提示，就作為固定的版塊在紐約時報上刊登了，所以當時出海的船長們是人手一份紐約時報。
這兩個船長裡面年紀小一些的菲茲洛伊，他在研究天氣預報系統的時候年紀已經不小了，他在年輕的時候，還幹了一件值得大書特書的事情，他邀請達爾文上了他的小獵犬號，一起環遊了南美洲。看完這些，相信你對天氣預報為什麼不準確會有一些初步的了解，其實並不是現在科技的不先進，而是運算的難度確實很大，不僅是我們國家的天氣預報不準確，基本上全世界在天氣預報上都是一個很難解決的難題。所需要的參數數值也是非常巨大的，運算起來非常的困難，所以現在天氣預報只能大體的告訴你在接下來的幾天裡會發生什麼，真正的做到準時準點的預報，在現在看起來還是很難的，所以還是不要吐槽下去了。那麼我們今天的文章到這裡就結束了，如果你喜歡天空的文章，那就點讚關注天空吧。以後的文章我們還會為大家持續帶來一些乾貨，記得關注天空哦！
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