大多數(shù)科學(xué)家會(huì)因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)宇宙奧秘而備受尊崇（愛(ài)因斯坦更是人中翹楚），而氣象學(xué)家卻經(jīng)常飽受爭(zhēng)議。人們很難理解，多年前人類就登上月球，并預(yù)測(cè)出行星運(yùn)行軌跡，為什么氣象學(xué)家還是不能精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)天氣變化？
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首先，值得肯定的是，在過(guò)去的20年中，天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性有顯著提高。如今，72小時(shí)天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)高于20年前24小時(shí)天氣預(yù)報(bào)。另外，先進(jìn)的設(shè)備也有助于提供更加準(zhǔn)確的災(zāi)難性天氣警報(bào)，例如現(xiàn)在龍卷風(fēng)的預(yù)警時(shí)間提前了一倍，這樣能多給人們40分鐘逃離洪水災(zāi)害。
如果沒(méi)有數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)，現(xiàn)代氣象學(xué)家的預(yù)測(cè)結(jié)果也不會(huì)那么精確，數(shù)值預(yù)報(bào)建立在數(shù)學(xué)原理的基礎(chǔ)上。這種預(yù)測(cè)法不僅需要強(qiáng)大的電腦系統(tǒng)做后盾，還需要收集海、陸、空多方觀測(cè)數(shù)據(jù)。一個(gè)獨(dú)立的氣象站永遠(yuǎn)無(wú)法收集到這么多數(shù)據(jù)，因此全球建立了數(shù)以千計(jì)的氣象站，它們之間彼此相連，這樣數(shù)據(jù)便可以匯集到一起。其中一些氣象站，裝備有地面風(fēng)速測(cè)試儀（氣象學(xué)家稱之為風(fēng)速計(jì)）、雨量測(cè)量器和溫度傳感器——類似于業(yè)余氣象愛(ài)好者使用的設(shè)備。有些測(cè)量?jī)x器放置在海面上，為了防止下沉，會(huì)和浮標(biāo)綁在一起。也有一些測(cè)量?jī)x器安置在商務(wù)飛機(jī)或者輪船上，這樣便能在運(yùn)輸途中收集氣象資料。此外，氣象衛(wèi)星和氣象氣球可提供高空大氣層氣象信息。氣象衛(wèi)星在太空軌道運(yùn)行中可以拍攝到地球上的氣象畫(huà)面，而氣象氣球則可以監(jiān)測(cè)高空固定位置的氣象狀況。
總的來(lái)說(shuō)，這些傳感器和測(cè)量?jī)x每天可以提供100多萬(wàn)條與天氣有關(guān)的觀察數(shù)據(jù)。一臺(tái)普通電腦——在你家附近的電子商店購(gòu)買的——就能存儲(chǔ)下這些信息。幸運(yùn)的是，氣象學(xué)們還可以使用超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)存儲(chǔ)信息，這些超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度飛快，每秒可達(dá)上百萬(wàn)次。在美國(guó)，它們安裝在座落于馬里蘭州坎普泉（Camp Spring）的國(guó)家環(huán)境預(yù)測(cè)中心（National Centers for Environmental Prediction，簡(jiǎn)稱NCEP）。在那里，所有氣象資料匯集到超級(jí)計(jì)算機(jī)主機(jī)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)資料，超級(jí)計(jì)算機(jī)通過(guò)復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型加以分析，并預(yù)測(cè)未來(lái)可能發(fā)生的天氣變化。計(jì)算機(jī)的預(yù)測(cè)結(jié)果幾乎是所有美國(guó)電臺(tái)和電視臺(tái)播報(bào)的基礎(chǔ)。
如果您認(rèn)為美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)測(cè)中心（NCEP）的預(yù)測(cè)報(bào)告不會(huì)出錯(cuò)，那就大錯(cuò)特錯(cuò)了，事實(shí)上，以他們的能力也不能完全勝任天氣預(yù)報(bào)的巨大挑戰(zhàn)。這是因?yàn)樗麄儽仨毧紤]到一些大規(guī)模的天氣現(xiàn)象，而這些天氣現(xiàn)象又受許多復(fù)雜的變量和因素制約。例如，要考慮太陽(yáng)對(duì)地球表面的照射、氣壓差異形成的風(fēng)、水的三態(tài)變化（從冰到水或由水到水蒸汽）對(duì)能量流動(dòng)的影響，等等。他們甚至要設(shè)法計(jì)算出太空中的行星運(yùn)動(dòng)對(duì)地球表面造成的影響。其中任何一個(gè)變量的微小變化，都可能深刻影響未來(lái)的天氣變化。
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20世紀(jì)60年代，一位麻省理工學(xué)院的氣象學(xué)家愛(ài)德華?羅倫茲，想出一個(gè)對(duì)這些問(wèn)題的恰當(dāng)描述——蝴蝶效應(yīng)。蝴蝶效應(yīng)是指，亞洲的一只蝴蝶輕輕扇動(dòng)一下翅膀，就可能徹底改變紐約的天氣狀況。現(xiàn)在，羅倫茲被公認(rèn)為混沌理論之父。混沌理論用一套科學(xué)原理對(duì)高度復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行闡述，例如天氣系統(tǒng)，初始條件十分微小的變化可以完全改變最終結(jié)果。由于混沌理論，天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性受到限制，羅倫茲將這一受制周期定為兩周。
現(xiàn)代氣象學(xué)家們運(yùn)用尖端科學(xué)設(shè)備，以及最先進(jìn)的技術(shù)和技巧預(yù)測(cè)復(fù)雜多變的天氣，比如集合預(yù)報(bào)。這種預(yù)測(cè)法，包含幾種預(yù)測(cè)結(jié)果，每種預(yù)測(cè)結(jié)果都基于不同出發(fā)點(diǎn)。如果這些預(yù)測(cè)結(jié)果大體上看起來(lái)相同，天氣狀況可能就是 “乖寶寶”，一旦預(yù)測(cè)結(jié)果嚴(yán)重分歧，則天氣狀況很可能“惡劣頑皮”。
氣象學(xué)家們還通過(guò)使用多普勒雷達(dá)監(jiān)測(cè)天氣狀況，使預(yù)測(cè)結(jié)果更有效、更完善。多普勒雷達(dá)通過(guò)發(fā)射器向空中發(fā)射無(wú)線電波，無(wú)線電波觸及大氣層中目標(biāo)物體后會(huì)被反射回來(lái)。云層涌向或者飄離發(fā)射器所產(chǎn)生的無(wú)線電波頻率或波長(zhǎng)各不相同。雷達(dá)計(jì)算機(jī)再把反射回來(lái)的無(wú)線電波轉(zhuǎn)換成顯示降水云帶覆蓋面的圖片，或者預(yù)測(cè)風(fēng)速和風(fēng)向的數(shù)據(jù)資料。
正是由于這些科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，氣象學(xué)家們能比以往更加精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)天氣變化，尤其是短期天氣預(yù)報(bào)。例如，氣象學(xué)家們對(duì)12小時(shí)天氣的整體狀況和發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)是相當(dāng)準(zhǔn)確的。不幸的是，由于蝴蝶效應(yīng)，他們永遠(yuǎn)無(wú)法百分之百準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)天氣。例如沙塵暴、龍卷風(fēng)、暴雨、洪澇災(zāi)害等，依然會(huì)突如其來(lái)的降臨。正是由于這個(gè)原因，即使天氣預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)陽(yáng)光明媚的日子，出門(mén)帶傘也不失明智之舉，正所謂“不防雨也防曬”。
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