天氣預報也有不靠譜之路？

天氣可以左右人的情緒，影響農作物的收割，決定外出旅行的基調，也會對戰事的推進產生重要的作用。然而，老實說，在歷史上很長一段時間中，天氣預報是很不靠譜的。

氣象儀器和氣象預報的出現

天氣預報離不開氣象儀器的發明與應用。有了這些定量的測量儀器，冷熱干濕才有了標準和程度的區別。

15世紀，壓板風速儀被發明出來，大氣運動的速度有了衡量標準。而17世紀至18世紀，各種定量測量天氣現象的儀器如雨后春筍般涌現，氣壓計、溫度計、雨量器、濕度計……科學家對自然氣象的認識也更為深刻，比如美國科學家富蘭克林通過風箏了解了雷暴云中的電荷性質，法國科學家J.A.C.查理制成了攜帶探測氣象要素儀器的氫氣氣球，可以用于測量空中不同高度的溫度和氣壓。

1853年克里米亞戰爭爆發，英、法同俄國因瓜分土耳其存在矛盾大打出手。在1854年的一場戰役中，英法聯軍大敗。氣象分析發現，戰役失敗的一大原因是未能發現并預報黑海地區風暴的移動，如果早些了解這些氣象情況，這次失敗完全可以避免。為此，法國政府專門設立氣象站，開展天氣圖分析并發送天氣預報，將其作為一項日常業務。這樣的舉措也陸續推廣到其他國家。

不靠譜的預測

同樣是談天氣，一戰期間這個話題就變得嚴肅而緊張了。因為戰時氣象預報不再是回望過去的氣象模式，而是需要通過科學的數學模型展望未來的氣象變化，為戰爭的進行提供支持。

戰爭期間，航空、彈道分析、毒氣漂移，許多戰爭手段都需要依賴準確的天氣預報。然而，當時的氣象分析一點也不可靠。盡管氣象學從19世紀就開始發展，當時氣象地圖已繪制，并靠著比風更快的電報服務發布每日天氣警示，但這種天氣預報并不準確，常常出錯。

英國數學家路易斯·弗萊伊·理查森認為當時的天氣預報在性質上太死板，與其說是預報，倒不如說是記錄檔案。氣象員僅僅把當前觀察到的天氣現象與之前天氣現象的歷史記錄相對照，這樣做并沒辦法準確預測未來天氣變化。這種預測假定過去的氣象變化未來也會重復，而這種假定的前提沒有科學依據，并不能成立。理查森認為，要找到更準確的預測方法，氣象研究人員不應受過去的氣象指數所局限。

1917年，理查森決定根據科學實驗數據進行氣象預測。那時候，挪威氣象學家皮葉克尼斯實時記錄了整個西歐的氣象條件，包括溫度、氣壓、空氣密度、云量、風速以及上層大氣的化合價等信息，而這些數據是公開的。這些數據使得理查森可以用數學運算的方式模擬氣象預測。他希望通過皮葉克尼斯的記錄創造出一個數學模型，用于未來天氣預測。于是，他做了一張覆蓋歐洲地圖的網格，每個小格子合并皮葉克尼斯的氣象數據，包括地域性的變化，比如露天水體對空氣中的水蒸氣影響的擴展，5個垂直的格子表示上層大氣。

理查森花費了6周時間計算某一地區6小時的氣象。如果更細致的計算那么可能6周的時間還不夠用。由于這項計算耗時良久，計算結果與真實氣象情況會不同步，并且與實際的天氣情況存在明顯的偏差。

不靠譜的數學模型竟是正確的

這種通過計算天氣的算法不太成功，但是當時倡導的這種通過數據化的描述來表現天氣的方式（被人們稱為“新氣象學”）倒是在一戰后變得非常流行，這在當時的文學作品中也有所反映。20世紀20年代，澳大利亞作家羅伯特·穆齊爾在小說《沒有個性的人》中寫道：“等溫線和等夏溫線都在發揮其應有的功能……空中的水蒸氣在密度最大的狀態……1913年8月的這一天天氣很好。”有趣的是，“好天氣”開始有了一套新的科學量化表述。

20世紀40年代，當第一代電子計算機出現之后，理查森用于氣象預測的數學計算方法得到了證實，結果是正確的。這種計算方法至今仍是氣象預測中的基礎，他的實驗也使得全球開始發展起有關數值的科學氣象預測。

但是，查理森進行氣象模型建造時計算機還沒問世，僅依靠人工計算不可能完成這種算法的驗證。要想跟上天氣的無常變化，預測一次天氣需要雇6.4萬人參與計算。所以，即便是正確的測算模型，在當時也派不上用場，只能歸為不靠譜的天氣計算。

現在，通過手機程序查看準確的天氣信息已經非常方便，短時氣象預測和極端天氣事件的預報也十分可信。依靠精密的雷達和衛星云圖，地面和高空各項氣象數據都能夠即時更新，收集到的信息非常準確，高效率的計算機也使得計算過程變得簡單可操作，規避了所有可能影響最終結果的人為錯誤。奇妙的是，我們現在靠譜的天氣預測還是借用了當年理查森的算法。

發表于 2017-12-08 00:00
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