周末上午，天氣晴朗，陽光明媚，小新早早地起床把家里打掃干凈，剛坐下休息就聽到一陣急促的敲門聲。不用猜，肯定是那做事風風火火的幸運兔！

“小新，今天這么熱，我們去溯溪吧！”

“今天不行，天氣預報說下午兩點左右會有雷陣雨?！?/p>

“不可能吧！這么好的天氣會下雨？”

“老天爺的脾氣你可摸不準，我們去中央氣象臺的官網看一下雷達圖就知道了?！?/p>

……

“你看，綠色雷達回波表示有降雨出現，但雨勢不強，黃色雷達回波表示有中等強度降雨出現。過去幾個小時內，降水區(qū)域正從左往右移動，估計下午就能到達我們這里了?！?/p>

“哇，這是我第一次看雷達圖，太神奇了！”

“氣象雷達只是人類觀測氣象的其中一種手段，為了讓變幻的天氣變得可測，從古至今，人們一直在探索。想知道人們是如何觀測氣象的嗎？一起來看看吧?！?/p>

從地面到太空，人們這樣觀測氣象

用眼睛看氣象

中國是世界上最早進行觀云測天的國家之一。早在商代的甲骨文中就有風、云、雨、雪等各種大氣現象的文字記載。在長期的生產實踐中，人們通過觀天象總結出“天上鉤鉤云，地上雨淋淋”“日暈三更雨，月暈午時風”等氣象諺語。

用儀器測氣象

16世紀后期到20世紀初，溫度計、濕度計、氣壓計、風速計、探空儀等專門用于氣象觀測的儀器相繼被發(fā)明出來。在這期間，氣象史上發(fā)生了兩件大事：1783年，載人氫氣球帶著氣壓表、溫度計等儀器飛上了天，對高空大氣進行了第一次科學探測；1820年，用近代氣象觀測網資料繪制的第一張?zhí)鞖鈭D誕生了。

飛到天空看氣象

從20世紀20年代起，高空觀測開始起步，探空氣球、氣象飛機、探空火箭的發(fā)明，使人們觀測天氣的高度范圍從地面擴展至距地面100千米的空間。同時，氣象雷達也開始應用于大氣探測，一部氣象雷達能夠對幾百千米范圍內的雷暴分布進行連續(xù)探測。

大氣層外觀氣象

1960年，氣象衛(wèi)星及各種遙感儀器的出現，給氣象科學的發(fā)展帶來新的轉機，實現了全球范圍和全天時的連續(xù)觀測。氣象衛(wèi)星可以在距離地面800千米至36 000千米的宇宙空間，對地球大氣進行大范圍的觀測。

我有一個疑問，這些儀器檢測到的數據，怎么變成電視和手機里的“天氣預報”呢？

氣象觀測數據從采集到公眾手里，會經歷一段奇妙的旅程。現在就請?zhí)鞖饧易逯写蠹易钍煜さ某蓡T——“氣溫先生”來講講它的故事吧。

氣溫先生的奇妙旅程

始發(fā)站：觀測站

我國分布了7萬多個地面自動氣象觀測站。在四周空曠、場地平坦的觀測場內，觀測設備各自堅守崗位，負責“捕捉”多種多樣的氣象要素和現象，包括溫度、氣壓、濕度、風向、風速、雨量等。

以前，我“誕生”的容器是玻璃棒。與人們常用的水銀溫度計一樣，玻璃棒里有水銀，水銀熱脹冷縮帶來數據的變化，再由觀測員讀取玻璃棒上的數據。但好消息是：自2020年4月1日起，我國地面觀測實現了全面自動化。這樣一來，我的“出生”就省事兒多了。

第二站：值班室的業(yè)務電腦

其他家族成員，如氣壓、濕度等也有方便、智能的傳感器設備，由采集器一并收集。我們聚齊后就邁出了旅行的第一步——從戶外觀測場到值班室的業(yè)務電腦。在這里，我們要過一道重要“關卡”——質量控制。假如天氣沒什么變化，但10分鐘前的氣溫姐姐和現在的氣溫妹妹數值相差太大，那她倆就會被貼上“質疑”或“錯誤”的標簽。

第三站：省級氣象信息中心

順利通過“關卡”的成員才能前往下一站——省級氣象信息中心。在這里，來自全省各地的成員迎來了新一輪考核。這一次主要考驗空間連續(xù)性，假如氣溫哥哥和氣溫弟弟出生在相距5千米的觀測站，數值卻相差較大，那他倆都會被標記為“質疑”。

第四站：國家氣象信息中心

通過考核的成員才有資格踏上更遠的旅程，最終抵達國家氣象信息中心。

這一站，我的家族成員就更多樣了，不僅有來自各個地面觀測站的，還有其他觀測設備觀測到的數據，比如雷達、農業(yè)氣象等數據。在這里，我們全部被輸入到一臺每秒運行上千億次的超級計算機內，很快，未來的天氣情況就會被“算”出來，這就是“數值預報”。

別走，旅程還沒結束呢。影響天氣的因素很復雜，氣象預報員需要將計算機得到的結果結合天氣圖、氣象衛(wèi)星、雷達探測等資料進行綜合分析。各地的氣象預報員們還需要進一步討論，根據當地的具體情況判斷未來不同時段的天氣，給出最終的預報結論。

終點站：人們眼前

最后，氣象預報員制作出不同形式的天氣預報，通過電視、廣播、網絡等媒介推送到人們眼前。至此，我的旅程就完美結束啦。

可是，在我的印象中，天氣預報經常不準。有幾次說要下雨，結果卻艷陽高照。天氣預報到底靠譜嗎？

2021年，我國未來24小時的晴雨預報準確率為85.9%。2022年，我國未來24小時晴雨預報準確率為87%，暴雨預警準確率達到91%，強對流預警時間提前至42分鐘?？梢哉f是相當靠譜！

不過，即使預報員準確捕捉到了一輪大范圍的降水過程，但局部地區(qū)還是可能出現漏報或者空報的情況。這是因為大氣系統里的降水是不均勻的，降水過程就好像一盆往外潑的水，潑出去的水不均勻地落到地面，會有被淋濕的地方，也會有沒被淋到的地方，實際的落區(qū)也可能與預計的落區(qū)有所差異。

明白了，“東邊日出西邊雨”說的就是這種情況吧！仔細回想一下，天氣預報大部分時候還是準的，只是準的時候我從來沒注意過，不準的時候那叫一個刻骨銘心。

哈哈！是的。和你一樣，人們會“選擇性記憶”，對不好的事情往往印象深刻。不過，我們也要認識到，天氣預報是有局限性的，它可以無限接近完美，但永遠不可能做到100%準確。

那為什么會出現“天有不測風云”的情況呢？一起去看看氣象專家們是怎么解釋的。

天氣預報為什么不能100%準確

大氣運動復雜多變

大氣是一直在流動、變化的，大氣運動非常復雜，除了大氣、海洋、陸面相互作用以外，還受到錯綜復雜的地形地貌、城市熱島效應、人類活動等因素的影響。而建立在現代科學基礎上的天氣預報只有百余年的歷史，特別是以數值預報為代表的現代天氣預測方法的建立只有幾十年時間。在短暫的時間里，人們并未完全掌握大氣運動的內在規(guī)律。

觀測數據受到限制

準確掌握現在的天氣狀況，才能更好地預測未來的天氣發(fā)展。但目前觀測網的空間、時間分辨率不夠高，觀測數據滿足不了精細化預報的需求。例如，我國的探空站間距為200～300千米，很容易漏掉一些中小尺度的天氣系統，觀測網存在“大網撈不著小魚”的尷尬。

數值預報放大誤差

計算機數值預報模式在模擬并計算大氣變化時，為了快速求解，做了很多簡化和近似計算。作為初值的資料本身可能有一定誤差，這些誤差在計算過程中還會不斷被放大。

人工“訂正”不一致

預報員會對數值預報的結果進行“訂正”，進行“產品檢測包裝”，但預報員的人工分析不能做到完全客觀，有時不同預報員得出的結論也不一致。

天氣預報沒有想象中的簡單，即便它不可能100%準確，但每一個氣象人一定會付出100%的努力。

謝謝您，風雨中堅守的氣象人

高繼才剛到泰山氣象站時，山上不通公路，工作器材和生活用品都靠自己挑上去，一趟至少得五六個小時。高繼才和同事們不僅是觀測員，還是“挑山工”。每次負重上山后便是二十多天與世隔絕的日子，站里那臺只能收到兩個頻道的小電視，已經是當時很像樣的娛樂設施了。

值班期間，觀測員24小時不敢合眼，生怕一迷瞪就錯過發(fā)報。大家靠懷表掌握時間，腦子里時刻繃著一根弦。每天7次繪圖報、24次航空報，還有不定時的危險報、重要報，每份都不能遲發(fā)。時間久了，多夢成了觀測員的“職業(yè)病”。在夢里，冬日的大風和夏天的雷電常常是主角。

2016年7月18日到21日，受超強厄爾尼諾事件影響，我國華北、黃淮等地遭遇強降雨，中央氣象臺連續(xù)發(fā)布暴雨橙色預警。

那幾天，馬學款每天守到晚上10點，第二天凌晨4點半到會商室，5點之前發(fā)預警，然后準備上午8點的全國天氣視頻會商。隨后，馬學款繼續(xù)密切監(jiān)測天氣變化，有時還要和相關省份舉行多輪次的加密專題會商。

馬學款在單位連續(xù)值守了4天，甚至沒回過家換身衣服。他說：“省去往返的奔波，可以多些休息時間，也怕暴雨阻礙交通，誤了工作。住在值班宿舍還可以隨叫隨到?！?/p>

在南海的永興島上，一年365天，每天早上7點和晚上7點，不管風吹雨打，氣象人都要按這個時間施放探空氣球，探測地面到3萬米高空的氣象數據，如氣溫、氣壓、風向、風速等。遇到特殊天氣時，還要增加2次探空觀測。

唐海榮記得2016年，受臺風“莎莉嘉”的影響，放球難度非常大。她和同事提前10分鐘充灌好氣球，一切準備就緒，就等陣風稍微平息的那一刻沖出去。大家緊緊盯著不遠處的樹葉，待葉子停止擺動，他們立刻跑出去。下雨路滑且氣球體積大，有人滑倒了數次，但是顧不上身體的疼痛，大家只關心能否準時放出氣球。

“那次天氣極端惡劣，我們連續(xù)放了2個氣球都不成功，準備施放第3個氣球時，所有人都異常緊張，屏息以待。站在風雨中看到氣球順利升空的那一刻，大家都歡呼起來。”唐海榮說。

本文由《發(fā)明與創(chuàng)新》“科普專家團”專家、湖南省氣候中心天氣氣候高級工程師謝益軍進行知識性審核把關。