科学思维------天气预报为什么不准？
这个问题简单回答，就是因为天气预报模型实在太复杂，对微小变动太敏感，没有办法准确预报。而日常生活里，预报准确的时候往往又被我们忽略了，所以最终给人留下了一个天气预报老不准的印象。刚刚过去的夏天，不少城市经历了暴雨和高温，很多都是有气象记录以来最强烈的，这一方面可能因为我们的运气实在太不好了，另一方面也确实提醒着我们地球正在被人类活动强烈的影响着。
也正因为这样，很多人非常关心天气预报。
比如北京就“暴”过几次，说今天下午开始下大暴雨，会持续降雨20小时以上，然后天气预报的官方微博、wei/信、电视新闻全都报了，有些单位体恤员工，下午4点就提前下班，结果那天，提前到家的人感觉特别庆幸，之后就开始盼着下雨了，那些还没回家的，甚至不得不加班的人，那天也非常的焦虑，怕晚上回不去。结果大家等到夜里11点，地还是干的。提前到家的人，心里多少有点儿失落，加班的人感觉逃过一劫。结果这场大暴雨直到第二天早上10点才淅淅沥沥地下起来。
这样的事儿发生次数多了，有人就不满意了，这什么天气预报啊！还没我扒着窗口预测的准呢！
所以有的人就会把手机上的天气 APP 换掉，凡是中国的都不信，就下载谷歌的天气 APP，其实他可能不知道，谷歌天气的数据也都是从中国观测台那里拿到的，只不过运算时使用的模型不同。
天气预报的模型
又说到模型了，今天我们接触的模型，应该是人类日常能接触到的规模最大、运算最频繁的模型，那就是天气预报模型。
听过上两期聊模型这种工具，你应该知道，它是在一个大的世界框架下，先设定好里面的运动规则和参数设置，然后再给一个初始值，让模型自己运算，模拟这个世界之后将要发生的事情。
注意，刚刚这段话里，每一个元素都是预报天气的关键。
首先，天气预报模型使用的运动规则和部分参数的设定是谁完成的呢？
它是一套天气分析软件写成的，由科学家定制，这些科学家依照的就是大气运动的动力学方程，这是一套微分方程组，可能有些同学还没上大学，没接触过微积分，你只要知道微分方程组是非常难求解的，历史上不少数学家一辈子的精力都用来研究某个微分方程的解法。
那初始值又是什么意思？
就是这套系统从当前一个确定的状态开始才能往下一步运算，所以要预测将来的天气，初始值就是当前天气的状况。
这个数值是气象站收集的，咱们国家的气象站分国家级的和区域级的，国家级的有2000多个，区域级的有3万多个，国家级的2000多个观测点的数据我们也会分享给世界气象组织，比如谷歌天气 APP 拿到的数据就是这2000多个观测点的。
这些初始值越精确越丰富越好，这样预测也会越准，当然，越丰富越精确也有负面效果，就是运算量太巨大了。
那么运算由谁完成呢？
这就必须得用特别牛的计算机，咱们国家在这方面下的本钱比较大，用的是天河二号超级计算机，这个计算机的尺寸大约和一个大型地下停车场差不多，每年光电费就1亿元人民币。全球超级计算机算力排行，这台能进入前50名。
为什么用这么牛的计算机呢？
因为咱们国家面积大城市多，所以运算量天然的比其他国家多，必须用这么厉害的家伙运算。
那你会觉得，都这么下功夫了，为什么还不准呢？
这就要说到天气的本质了，它运算的对象就是气压、气温、风速、风向、湿度，这些指标都是怎么流动的。
这些微分方程描述的对象有一个特性，就是对输入值极为敏感。
比如一堆参数都要录入，其中一个参数是1.0001，把这个当做初始值输进去，可能最终算出的结果是后天大暴雨。但如果其他参数都不变，还是这个值，将这个参数你设置成1.0002，可能计算完，结果就是后天多云。
这个尴尬的局面各国气象局都逃不掉。只要时间拉得足够久，误差就会越大，只要观察的区域越小，误差也会越大。
不夸张地说，预测明天的天气，和预测一大锅滚开冒泡的粥下一个泡会在哪里出现，难度是一样高的。所以这也是为什么我们要采集全国3万多个气象站数据的原因，我们希望尽量提供精确的数据。而其他国家的天气软件只能拿到咱们2000多个站点的数据，所以他们算出的东西天然就会有很大误差。
天气预报的历史
现代天气预报，最早是在1850年才开始的，因为那时已经出现了电报，那时的天气预报主要就是给航船提供风向的信息，这还真得靠电报才行，因为电信号的传输速度比风快得多。
比如50公里外吹起了逆风，被观测到了，怎么把这个消息告诉周围的港口呢？乘着船回去报信吗？那还不如风速快。
天气预报作为一门科学诞生，还要感谢两位英国的海军舰长，一位是弗朗西斯·波福特，另外一位是他的学生罗伯特·菲滋洛伊。当时英国的港口已经有很多了，有些就会偶尔遭遇风暴，一些来不及停靠的船只损失惨重，如果能有一个方法预测风暴什么时候产生，提前做好防护就好了，这就是现代天气预报最初的作用。
当时两位船长利用200多个英国海岸警卫队对风速进行测量，建立起一个预测风速变化的模型，当时感觉用起来还真有用，大约在1861年的时候，他们这套模型预测出来的狂风预警提示，就作为固定板块在纽约时报上刊登，所以当时出海的船长们是人手一份纽约时报。
这两个船长里那个年纪小一些的菲滋洛伊，他在研究天气预报系统的时候年纪已经不小了，他在年轻的时候，还干了一件值得大书特书的事儿，那就是他邀请达尔文登上了他的小猎犬号，一起环游了南美洲，他这个比较高傲的船长，对达尔文还是非常照顾的，不过晚年时他也是非常反对进化论的，那就是另一段故事了，咱们有机会在答疑中补充。
今日知识小结
这期说到的科学思维是什么呢？
就是我们用一个最复杂的例子——预测天气，说明了模型这种工具。
科学研究中建立模型是非常有用的，因为一旦合适的框架搭建出来，就能解决无数的同类问题，我们就不会陷入到技术细节中拔不出来。当我们下功夫优化模型的时候，这个框架里无数问题的解也会因此变得更加可靠。
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不懂楼下是大婶
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