天氣預報是怎么“算”出來的？

今年3月23日是第56個世界氣象日，氣象日的主題是“直面更熱、更旱、更澇的未來”。隨著科技水平的提高，如今天氣和氣候數值預報的準確度也越來越高，為科學決策提供了重要的氣象參考依據。天氣預報是怎么“算”出來的？

“現代天氣預報始于天氣圖的誕生，世界上第一張天氣圖誕生于1820年?；谔鞖鈭D的分析使天氣預報的方法和技巧大大豐富。隨著氣象觀測站點數量的增加，天氣圖的覆蓋面更廣?！苯K省氣象科學研究所高級工程師楊秋明介紹，我國氣象觀測站數量已達2500多個，這就讓繪制出的天氣圖更接近真實大氣的運動。加之衛星遙感技術的應用，可以形成各種不同類型的資料之間的對比、分類、聚類和規律發現，這使得基于天氣圖的預報準確率逐步提升。

目前歐洲中期數值天氣預報中心模式預報處于世界領先地位，預報時效已超過10天，已經接近了天氣可預報性之極限。

楊秋明說，如今，我國的數值天氣預報模式與世界先進水平差距正在進一步縮小，2015年我國自主研發的GRAPES全球數值預報系統已具備業務化運行能力，已顯著改善了模式的計算穩定性、質量守恒性，可提供10天的全球天氣形勢及降水預報。10天以上的天氣氣候預測是主動減災的一個關鍵，對于許多管理部門如農業、電力生產、旅游、交通、水資源、災害風險降低以及衛生健康等的決策，最終的需求是月時間尺度以內的預報。

“但是，由于天氣和氣候數值預報模式存在各種不確定性，國際上數值模式兩周以上的預報誤差仍然增長較快。這些不確定性的來源以及大氣混沌本質和復雜的各種耦合過程也尚待深入研究。”楊秋明說，需要更多理論上和技術上的新突破，從根本上改進天氣氣候模式性能，才可能有效地做出較長預報時效的10天以上的延伸期動力預測。

隨著衛星遙感等多種觀測手段進步，近10年來氣候觀測獲得的各種數據迅速增加，這些科學大數據反映和表征著復雜的自然現象與關系，從海量數據中提取出部分有效數據，可以獲得比過去的抽樣分析更全面的與天氣氣候變化密切聯系的低頻變化信息。“如果把這些觀測資料分解、變換，將其去冗分類、去粗取精，得到關鍵數據，將這些關鍵數據視為多樣化的動態數據變化過程的一系列數據解，即可反演出可預報性較大的簡化數據模型，顯著減小計算誤差?！睏钋锩髡f。