“明天出門要帶傘嗎？”“跟朋友約打球，天氣給力不？”“十一出去玩帶什么衣服？”……日常生活中，天氣似乎是我們永遠繞不開的話題。

如果告訴你，預報天氣就像解一道數學題，你信嗎？

其實，天氣預報的發展經歷了幾個階段：最初的天氣預報是一種玄學，人們純粹是靠生活經驗來判斷；隨后傳統天氣圖誕生，天氣預報開始變為應用科學；后來隨著計算機技術的發展，數值天氣預報誕生，預報準確率也得到大幅提升！

有人將數值天氣預報比作氣象事業的“芯片”，那么問題來了！

01什么是數值天氣預報？

簡單地說，數值天氣預報是一種用高性能計算機把未來天氣算出來的科學。因為大氣運動總是遵循一定的物理規律，人們將大氣運動變化規律編寫成一系列數學方程，再利用高性能計算機進行運算，得到未來天氣發展變化狀況。

圖為描述大氣運動規律的方程組。很多人表示看不懂，沒事，科學家懂就行。

我們可以拿生活中的場景，打個比喻：

第一種情況：小明身處一棟只有三層、只有一個樓梯的公寓，他住在三樓某個房間。要想“預報”小明是否要下樓出門了，我們可以安排在三層、二層樓梯口分別站一位觀察員，將他是否已出門、是否正在下樓的動態，隨時匯報。這樣，人們就能“預判”小明走出公寓的時間。這就類似我們用雷達等觀測設備，監測短時臨近天氣活動的發生。

第二種情況：小明身處一棟五層、有兩個樓梯的公寓，他住在三樓某個房間。此時，在小明出門后，他可能會沿A樓梯上樓，也可能下樓，甚至也可能走B樓梯，情況變得發雜許多。當然，我們可以根據小明的過往出行規律來判斷，比如他每周六習慣走A樓梯出門，周日喜歡走B樓梯上天臺；他穿大衣時大多會出門，穿背心時只是在樓里溜達……根據一些“指標特征”，來“預判”小明的行動規律，這就類似我們過去對天氣的經驗預報或結合客觀數據的主觀判斷。

第三種情況：小明身處一棟30層，八梯多戶的大型公寓里。此時，要想判斷他的行蹤，可以廣泛搜集他的海量信息，比如小明出門前有沒有接電話，有沒有用手機地圖查詢地點，穿著什么衣服，等等。根據有用的信息，我們建立一個數學公式，并通過計算機運算，算出他的動向。相關“有用的信息”，都是這個數學公式的變量。公式建立后，要通過多次驗算，若運算結果與真實情況吻合或接近，那我們就初步建立了一個“小明出行數值預報模式”。

02數值天氣預報是近些年才有的？

早在100多年前，科學界就提出了數值天氣預報的概念。但直到20世紀50年代，數值天氣預報試驗才得以成功；20世紀70年代，隨著超級計算機能力的增強，一些關鍵性問題解決后，數值天氣預報才真正實現了業務應用。

近幾十年，隨著衛星、雷達、飛機、地面等綜合觀測系統的建立以及大氣科學理論的不斷完善，數值天氣預報準確率也得以大幅提高。

03數值預報誕生的意義為何那么大？

以前的預報主要依靠天氣圖，雖然也是建立在科學分析的基礎上，但很大程度依賴于預報員的主動判斷。數值天氣預報使得天氣預報從傳統的以統計和經驗為主的天氣圖方法轉變成為客觀定量的科學，被稱為20世紀最偉大的科技發展之一。

目前，數值天氣預報是天氣預報業務的支柱，準確的天氣預報，離不開數值預報作為第一依據。

04有了數值預報，天氣預報會百分百準確嗎？

即便數值預報發展到一定高度，天氣預報也是一門預測科學，在看得見的未來幾乎不可能100%準確，預報總會出現誤差。

所以一方面，我們應當養成看滾動訂正預報的習慣，一方面應適當降低對天氣預報的預期值。客觀看待問題、解決問題，更利于天氣預報準確率的提升。

05數值天氣預報會取代預報員嗎？

答案是否定的！在現代天氣預報中，數值預報水平不斷提升，越來越重要。但是數值天氣預報并不能完全模擬極其復雜的大氣變化，做出來的預報必然會有偏差。

此時，預報員就需要依靠使用數值模式的經驗，結合當地天氣預報學經驗才能做出更準確的預報。此外，預報員在工作中，還可能發現數值預報的缺陷，通過與數值預報模式研發人員的互動，協助攻克相關科學問題，不斷優化數值模式。

06為何要發展自己的數值預報模式？

數值預報作為氣象業務的核心技術，是氣象事業發展的“芯片”。發展自己的數值預報模式，擺脫核心技術受制于人的困境，是一代又一代氣象人矢志不渝追求的目標。

我國數值天氣預報研究始于1954年，是國際上較早開展數值天氣預報的國家之一，但限于當時的條件，難以形成業務能力。20世紀80年代，我國正式成立數值天氣預報業務單位，經過40年的發展，我們在克服了從基礎設備到模式發展到業務化的重重困難，再經歷近年來的飛躍進步，我國終于有了自主可控的全國和全世界服務的數值天氣預報業務系統，形成了從“零”到“一”再到“卓越”的跨越。

07為何要重點發展“地球系統數值預報”？

除了大氣層之外，地球系統的組成部分，如海洋、海浪、海冰和陸地表面，都會對天氣的演變產生重大影響。因此，在數值天氣預報系統中對所有這些組成部分之間的相互作用進行精確的模擬，也可以改善天氣預報。發展地球系統數值預報，建立耦合資料同化系統提供初值，可以提高天氣氣候預報預測準確率。

為深入貫徹落實習近平總書記關于氣象工作的重要指示精神，對標“監測精密、預報精準、服務精細”要求，中國氣象局地球系統數值預報中心的成立，目的就是充分發揮數值預報在天氣氣候預報預測、氣象災害監測預警、地球系統科學研究、氣候變化模擬、重污染擴散模擬預測等工作中的技術支撐作用，加快搶占下一代數值預報模式研發的國際制高點，為全面建設社會主義現代化國家作出更大貢獻。