← → 翻页 · B 静态 · ESC 索引
天气预报
人类如何预测明天
01 / 15
数值天气预报
天气预报：
人类如何预测明天
从气象站、卫星、雷达到超级计算机，人类如何把混沌的天空变成可行动的预警。
天气预报不是猜测，而是全球传感器与超级计算机对未来的一次计算。
Weather
·
NWP
·
Forecast
序章：明天的计算
Indigo Porcelain · 靛蓝
天气预报
02 / 15
观测历史
Before data, there was observation.
最早的天气判断来自经验：看云、看风、看天色、看动物行为。真正的现代气象学开始于人类把天气变成可记录的数据。温度、气压、湿度、风向、风速——当这些变量被连续记录，天空才第一次进入科学。
云 · 风 · 气压 · 温度 · 湿度
从仰望到测量
WMO 全球观测体系
天气预报
03 / 15
全球观测体系 · Global Observing System
The planet is instrumented.
Land Stations
11,500
陆地观测站
Weather Radars
1,000
天气雷达
Upper-Air Stations
1,300
高空气象站
现代天气预报的第一步不是计算，而是观测。地面站、海上浮标、飞机、天气气球——覆盖地球的观测网络，是每一次预报的起点。
给地球装上传感器
WMO Global Observing System
天气预报
04 / 15
高空观测 · Radiosonde
The atmosphere has layers.
Upper-Air Stations
1,000
全球高空气象站数量
Altitude
30 km
探空仪测量高度
地面天气只是大气的一层表情。真正决定风暴、降雨和冷暖变化的，是垂直方向上的温度、湿度、气压和风。气象气球就像一把垂直插入天空的尺子。
穿过云层的垂直尺
WMO Global Observing System
天气预报
05 / 15
天气雷达 · Weather Radar
Radar sees motion inside storms.
NEXRAD System
160
美国 NEXRAD 高分辨率 S 波段多普勒天气雷达
卫星从天上看云，雷达从地面看降水。多普勒雷达不仅能看见哪里在下雨，还能估计降水强度和风的运动。它是强对流、龙卷风、暴雨和冰雹预警中的关键工具。
看见雨的内部结构
NOAA NCEI · NEXRAD
天气预报
06 / 15
气象卫星 · Weather Satellite
The sky watches the sky.
Scan Interval
30s
GOES-R 最快成像间隔
Resolution
4×
分辨率提升至前代 4 倍
Scan Speed
5×
扫描速度提升 5 倍
气象卫星让人类从太空连续观察云系、台风、火灾烟雾和水汽输送。很多危险天气在地面感受到之前，已经先被卫星看见。
从太空俯视天气
NOAA NESDIS · GOES-R
天气预报
07 / 15
资料同化 · Data Assimilation
Forecasts begin with now.
把混乱数据变成初始状态
数据同化流程
01
观测
地面、海洋、飞机、雷达、卫星
02
质量控制
剔除误差，筛选有效数据
03
短时预报
用前一时刻预报做背景场
04
数据同化
观测 + 背景场 → 最优初始状态
天气预报最难的一步，是确定"现在的大气到底是什么样"。数据同化把不同来源、不同精度、不同时间的观测与短时预报结合，构造出最接近真实的大气初始状态。
预报未来，必须先理解现在
ECMWF Data Assimilation
天气预报
08 / 15
观测数据量
Data feeds the forecast.
Daily Observations
8
亿
ECMWF 每天接收观测数据
Used in Forecast
6,000
万
经质量控制后进入综合预报系统
天气预报不是靠一张云图完成的。每一次预报，都是地球传感器网络向超级计算机提交的一份巨大报告。
数据的燃料
ECMWF Observations
天气预报
09 / 15
数值天气预报 · NWP
Weather is physics, solved repeatedly.
现代天气预报的核心，是数值天气预报。计算机把大气切成许多网格，用物理方程模拟空气如何运动、热量如何交换、水汽如何凝结、云雨如何形成。天气不是被"猜出来"的，而是在物理约束下被一步一步算出来的。
流体力学
·
热力学
·
水汽
·
辐射
·
地形
·
海洋
把物理定律交给计算机
NOAA NWS · ECMWF
天气预报
10 / 15
高性能计算 · HPC
The forecast runs before the world wakes.
Operation
24/7
ECMWF 不间断运行
Daily Cycles
4×
每日生产 4 次预报
Service
成员国
面向成员国气象服务实时提供
我们手机上的一句"明天有雨"，背后可能是数百万次计算的结果。超级计算机把观测数据、物理模型和地球系统模拟结合起来，在短时间内生成未来数小时到数周的预报。
预测明天的发动机
ECMWF Key Facts
天气预报
11 / 15
集合预报 · Ensemble Forecast
The future has probabilities.
单一预报
一个确定答案
假装未来只有一个可能的结果
集合预报
一组可能性
运行多组略有差异的模型，观察结果是否收敛
概率不是软弱，而是诚实。
如果很多成员都指向暴雨，风险就更高；如果分歧很大，预报就要表达不确定性。真正成熟的预报，不会假装未来只有一个答案。
预报不是一个答案，而是一组可能性
ECMWF Ensemble Forecast
天气预报
12 / 15
短临预报 · Nowcasting
Minutes matter.
有些天气不需要提前十天知道，而是需要提前十分钟知道。短临预报依赖雷达、卫星、闪电监测和地面观测，快速判断强对流是否正在形成、移动到哪里、会影响谁。
暴雨
·
雷暴
·
龙卷风
·
冰雹
·
山洪
分钟级的公共安全
NOAA NEXRAD · GOES-R
天气预报
13 / 15
早期预警
A warning is a forecast
with responsibility.
"Early Warnings for All" 目标 —— 2027 年底前全球所有人受到早期预警系统保护。
预报告诉你可能发生什么，预警告诉社会必须行动
WMO / UN Early Warnings for All
天气预报
14 / 15
预报不确定性
Prediction improves. Uncertainty remains.
天气预报已经比过去强得多，但它永远不是绝对确定。大气是复杂的流体系统，小误差会随时间放大；局地暴雨、雷暴触发、城市热岛、山地地形，都会增加预报难度。
混沌系统
·
初始误差
·
局地天气
·
模型分辨率
·
观测盲区
预报的进步不是消灭不确定性，而是更清楚地量化它
WMO · ECMWF
天气预报
15 / 15
结语
明天不是被看见的，
而是被计算出来的。
To forecast weather is to buy time.
天气预报不是猜测，而是全球传感器与超级计算机对未来的一次计算
在不确定的世界里，提前一步做准备
WMO · NOAA · ECMWF