天气预报并非完美，但正在变得越来越好

笼罩着我们星球的大气层含有约5600万亿吨空气。它能用闪电、倾盆大雨、热浪和龙卷风袭击地面，也能用微风或几片雪花轻抚地面。正如过去几天所提醒我们的，要预测这团巨大而沸腾的风和水将做什么，绝非易事。

但我们的预报能力——至少在预测未来几天的气温方面——已经取得了令人瞩目的进步。根据总部位于俄亥俄州哥伦布市、负责评估天气预报准确性的公司ForecastWatch的一份新报告，过去12年来，高温预测已显著改善。该公司创始人Eric Floehr表示，事实上，我们预测次日最高气温的能力已经提高了近一度华氏度。

这听起来可能不算什么大的改进。但天气预报关系到很多事情，当一个国家面临自然灾害时，准确率的小幅提升就能产生巨大影响。而且，随着天气预报变得越来越复杂，您可能会意识到它们已经渗透到其他技术领域，从而在更平凡的日子里悄无声息地带来改善。

“我们正处于如何使用天气信息的大革命之中，”总部位于科罗拉多州博尔德的Global Weather Corporation的联合创始人兼首席技术官Bill Gail表示，该公司为公用事业公司和其他企业提供预报。“在十年内……那些已经使用天气信息的人，将比现在使用它的频率高100倍，而且他们甚至不会意识到。”

处处是天气

可靠的天气预报有一些显而易见的好处，例如像最近哈维飓风来临前的预警。预测飓风路径对于保护人们免受伤害至关重要。然而，躲避风暴可能很昂贵。据估计，在飓风来临前疏散一英里的海岸线需要花费100万美元。而在休斯顿上周的情况表明，很难确定强制疏散是否会弊大于利。未来更精确的预报可能有助于减少需要寻求庇护的人数，并帮助那些处于最恶劣天气路径上的人做出关键决定。

但在灾难性事件之外，不太关键的预报需求也累加起来。每年，美国的企业因天气相关问题损失超过5000亿美元。因此。Floehr表示，他会咨询那些在决策中使用天气预报的企业，以及向公众提供天气预报的团体。

有时，他们会与需要预测有多少人会来观看比赛的体育队合作。这意味着要将天气纳入他们的计算，这并非易事。如果一支球队指望球迷购买定于周五举行的比赛的门票，他们必须考虑几天前的预报。有时，“那个人周三看预报，然后说‘你知道吗，如果降雨概率是50%，我就不麻烦周五下午请假去看比赛了’，”Floehr说。“周五是否下雨并不重要，那个消费者周三就已经做出了决定。”

电力公司需要准确的天气预报来预测其服务区域内的人们将消耗多少能源。“启动发电机成本很高，而且需要时间，所以如果你要浪费能源，你就不会想启动它，”Floehr说。“在能源行业，即使平均准确率有半度的变化，也确实能转化为利润。”

供应商还必须估计他们能从风力或太阳能发电场获得多少电力。Gail说，如果某天的风力不如预期，他们可能需要从能源现货市场购买电力来弥补差额。他的公司Global Weather Corporation现在为Xcel Energy提供风力预报。Xcel服务于美国西部和中西部八个州，近20%的电力来自风能。2015年，Xcel估计预报改进为其客户节省了4900万美元。

预报员越来越能够回答超出天气本身的问题。当风暴来临时，电线可能会被切断。但有些电线比其他电线更容易受损，例如穿过树林的电线。公用事业公司必须决定是否需要从其他城市调集卡车，并将其派往最有可能在暴风雨中受损的地区。Gail说，过去，预报员只会告知他们某个地区容易受到强风或其他风暴天气的影响。“他们告诉我们的是，不要告诉我们结冰或刮风之类的——告诉我们应该在哪里部署人员……提前一天，这样他们就能在电线掉落时迅速做出反应，”Gail说。

感受热度

预报始于对温度、风或湿度等要素的测量。这些观测数据由气球、卫星、地面气象站和其他设备收集，然后输入计算机算法，其中许多算法由国家气象局等政府机构运行。Gail说：“计算机模型基本上是整个大气的复制品——它如何运动，以及进入其中的能量。”这些模拟可以填补观测数据稀疏的空间，然后预测未来会发生什么。

预报员收集这些天气模型，并寻找出现的趋势。“每个人都汇总这些模型，但他们可能以不同的方式汇总，”Floehr说。商业预报员可以根据他们合作的企业感兴趣的特定问题来定制他们的输出。不同的提供商在某些类型的预报方面表现更好。“没有一个提供商在所有指标上都是最准确的，”Floehr说。

他和他的同事通过查看实际温度与预测温度随时间差来确定准确性，并积累了十二年的预报数据。对于这份新报告，他们收集了美国750多个地区的每日天气预报，以及在机场和中央公园等地的气象站测得的实际气温信息。从2005年到2016年，他们追踪了包括The Weather Channel、AccuWeather和国家气象局在内的10个预报员的预测。

我们预测气温的准确性因季节而异，冬季略有下降。但Floehr和他的团队发现，在过去12年里，每日最高气温的预测在各个方面都变得更加准确。现在，约80%的情况下，预报能够将次日最高气温预测在实际最高气温的3度以内。而以前，误差范围接近4度。

五天预报的进展更大，平均提高了近一度半。约57%的五天预报能达到实际气温的3度以内，而之前这一比例不高，仅为44%。

Floehr说，如今，我们预测三天后的最高气温，其准确性与12年前预测明天的天气相当。而我们五天的预报，平均而言，和2005年的三天预报一样准确。

他正计划发布类似关于最低气温（可能在明年）和降水的报告。他还注意到迹象表明，商业提供商的改进速度可能比国家气象局更快，这可能是因为他们有更多的创新自由，并计划在未来的报告中对此进行调查。

任重道远

我们应该感谢一些因素，使我们的天气预报能力越来越强。

我们的设备在不断改进——NASA于11月发射的GOES-16卫星，其扫描地球的速度比以前的卫星快五倍，并且图像分辨率更高。更快。

我们可以开发运行在越来越精细尺度上的模型。Gail说，我们可以聚焦于仅几英里宽的地形，而不是跨越几十英里的区域。

我们对大气如何运作以及雷暴或其他干扰如何演变的理解也在不断加深。

尽管如此，我们还有很长的路要走。“你最终处理的是一个本质上不可预测的东西，”马里兰州科利奇公园国家气象局天气预报中心预报业务分部主管Greg Carbin说。“在未来的某个范围内，无论你的计算机模型有多好，由于大气的混沌特性，你的可预测性都会瓦解。”他说，对于大多数预报来说，这种情况发生在七到十天左右。

大气层中仍有一些我们难以预测的要素。导致一个龙卷风可怕而另一个龙卷风短暂的细微差别知之甚少。其他事件，如雷暴，很常见但发生在非常小的区域。我们预测飓风强度如何的能力也仍处于起步阶段。在飓风哈维接近陆地时，预报员对它可能造成的破坏程度有很好的了解，但他们不愿相信他们所掌握的证据所显示的可能的最坏情况——而这场风暴还是带来了几场可怕的意外。Gail说：“你无法追踪大气层中每一个空气分子。”

美国拥有多样化的地理环境和一些相当戏剧性的天气，这给预报员带来了挑战。“美国的天气比欧洲更具动态性，”Gail承认。而且，在气象站较少的地方，我们仍然存在许多模型必须填补的空白。

这些数据中的空白不仅对居住在预报设备稀疏地区的人们很重要。当您进行更长远的预测时，您不仅需要了解您居住的地方正在发生什么，还需要了解世界各地正在发生的扰动。“今天的天气来自几天前世界上的某个地方，”Gail说。“你需要知道西伯利亚有什么在涌动，才能知道几天或一周后这里（美国）会发生什么。”

最重要的是，预报员对事件的描述的信心，实际上可能随着事件的临近而减弱。Carbin说，你预测的尺度越小，预测就越困难。“人们认为越接近事件，你应该越有信心，但情况并非总是如此，”他说。“也许（在六月底）我非常有信心雷暴可能会干扰7月4日的烟花表演。但到了活动当天，取决于你的烟花在哪里，雷暴可能会偏离10英里，而不会干扰活动。”