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有了超級電腦和大型模型,就能預測任何氣象災害?

日期:2023-08-30

世界通行天氣預報法稱為數值分析,採集夠多氣象數據後,代入複雜方程式,得到結果就是常見天氣預報。

難以捕捉的蝴蝶

方程式背後是堅固理論,如流體動力學方程式、熱力學方程式和不同介面空氣、水、陸冰物質能量交換方程式等,代表的物理、化學規律已經嚴密計算和驗證。但天氣預報也不能絕對準確。數值預測是透過已發生氣象因素推測將來,準確度嚴重受觀測數據精確與否影響。何況隨時間、空間變化,氣象系統複雜性也劇烈增長,分析氣象一方面百密必有一疏,另一方面數據誤差會更多,又反過來影響預測結果。

範圍大到一定程度,氣象會進入混沌狀態。這不是比喻,氣象系統是典型的混沌系統,混沌理論最早就是氣象學家1963年提出。混沌系統代表非常小擾動也可能造成巨大後果──這現象的另一個名字叫蝴蝶效應,加州蝴蝶拍動翅膀,德州和墨西哥灣就掀起風暴。

這要求數值開始測算就須非常精準,然而我們都知道絕對精準不存在,更何況面對複雜的氣象運動,要採集的數據種類和數量實在太多。人類天氣預測就像努力學習蝴蝶翅膀與暴風眼移動軌跡的關係,既壯觀又令人絕望,甚至有玄祕成分。一面構建越來越複雜的函數方程式,盡可能收集數據,一方面又依賴近乎直覺的經驗判斷。

時至今日,所有天氣預報依然由兩部分決定──數值分析,加上預報員本身判斷。天氣預報依然高度依賴人的經驗。某種程度人類是用感覺對抗大自然。


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