如今,智能手机已经普及,人们可以随时随地查看天气预报;在科技如此发达的今天,人们发现天气预报依然不是100%准确的,这又是为什么呢?今天小编就来给大家科普一些这方面的知识。
我们先聊聊天气预报的历史
人类观测气象已经有几千年的历史天气预报是怎么预测的,古时候人们都是通过经验的积累来预测天气的变化。例如:出土于河南安阳殷墟的商代甲骨文中,就有关于风、雨、水等方面的卜辞可以看作是原始的天气预报,这是世界上最早的天气预报。此外,我国在2000多年前就已经总结出了二十四节气。
1887年12月10日的欧洲气象图
到了20世纪20年代,挪威的皮耶克尼斯父子提出“极锋学说”的理论,用来说明中纬度地区天气变化的情况。“极锋学说”理论从发表以来,至今仍是分析和预报未来1-2天天气的理论基础。
无线电探空仪
进入20世纪30年代,无线电探空仪开始广泛应用于大气科学研究,人们根据无线电探空仪观测的数据绘制了高空天气图,在此期间科学家还发现了大气长波。
1939年芝加哥气象学派的创始人瑞典裔美国科学家卡尔-古斯塔夫·罗斯贝提出了长波动力学,开创性的用流体力学解释大气的大域运动,他的理论对天气预报做出了巨大的贡献。
卫星在天气预报中的应用
到了20世纪50至60年代,电脑、雷达、卫星和遥感技术的应用,使大气的各种现象,大至大气环流,小至雨滴的形成过程,都可通过物理学和化学的数学模型来变现出来,从而使大气科学有了突飞猛进的发展。
气象学中著名的“浑沌理论”,是天气无法准确预报的主要原因
罗伦兹教授
1961年冬天,美国麻省理工学院的罗伦兹教授在实验室里使用计算机程序来计算他所设计的用来模拟大气中空气流动的数学模型,在进行第二次计算时,心想重新运算太花时间,就直接从程序的中段开始执行,计算结果出来后,居然与第一次的运算结果相去甚远。
现代气象学
刚开始罗伦兹以为是电脑程序出现了问题,但经过详细的检查后发现,问题出在他在第二次验算时数据只输入到了小数点后三位的数据,但是第一次连贯性运算过程中,每一组数据都保留到了小数点后六位。
初始数据的误差看似极为微小,但是随着模型中时间的演进天气预报是怎么预测的,运算结果的差异会越来越大,这种现象说明气象观测的微小误差会造成气象预测的不确定性,而且随着预测时间越长,预测的难度就越高,罗伦兹教授得到一个认知,就是天气是不停变动的,根本无法被正确预测。这就是气象学中著名的“浑沌理论”,也就是大名鼎鼎的“蝴蝶效应”。
1972年12月29日,罗伦兹在美国科学促进会举办的第139届年会上,发表题为“可预测性:一只蝴蝶在巴西扇动翅膀会在德克萨斯引起龙卷风吗?”的演讲。
写在最后
天气预报可能永远是一门不完美的科学,以现在的科技水平,我们只能以“机率预报”的方式,来进行天气预报,人们迫切希望知道的“明天会不会下雨?会下多少雨?”,在现阶段是做不到完全预测准确的。
本文系郑州市第二届科普征文大赛投稿入选作品
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