天气预报能否达到百分之百准确？

天气预报已经成为人们日常生活中不可缺少的信息。随着社会的发展和生活水平的逐步提高，人们对准确度的要求越来越高。高精度既是公众的要求，也是广大气象工作者追求的目标。那么，天气预报的准确率能达到100%吗？我们将简要描述预测方法的过去、现在和未来的发展趋势。

预测未来和天气变化一直是人类探索和追求的目标。从人类文明开始到19世纪，人们通过观察云、风和动物行为与天气变化之间的关系，根据积累的经验来预测天气。这种经验预测方法的准确率普遍较低，有时并不比占卜的准确率高多少。

在现代，随着标准气象观测仪器的出现，天气图是通过在地图上的不同地方同时填充和绘制观测数据而制成的。预报员通过对天气图的分析，就像“警察抓小偷”一样，在天气图上捕捉天气变化背后的“罪魁祸首”，并通过跟踪天气的轨迹、趋势和变化规律来预报天气。这种天气图预测方法是主观的，不同预报员得出的预测结论往往不一致。

从20世纪下半叶开始，气象科学家开始探索建立一个“天气预报工厂”，将已知的大气运动规律汇编成计算机程序，即数值预报模型，并让计算机“制作”天气预报。经过几十年的研究，该模型在预报业务中发挥了越来越重要的作用，已经成为天气预报技术发展的主流。然而，鉴于(1)对大气定律的掌握并不完美；(2)提供给计算机进行“生产”预测的“原材料”数据质量不完善；(3)计算机技术的固有局限性。目前，数值预测方法的短期预测精度约为80%。

那么，假设这些问题在将来的某一天得到满意的解决，天气预报是否100%准确，并且如你所愿？对于这种问题，数学家庞加莱曾经提出过混沌的存在，但是没有找到足够的证据来证明它。混沌是指动态系统在确定性规律的控制下运动，其行为将伴随着一定的随机性。混沌系统的运动行为本质上是不可预测的。1963年，气象学家洛伦茨在计算大气对流运动时，意外地发现了混沌吸引子，它可以证明混沌的存在。事实上，这是对流系统状态随时间变化的轨迹图。轨迹在有限的范围内连续延伸，但永远不会重复。整体外观非常像一只翩翩起舞的蝴蝶。因此，它被称为“蝴蝶效应”。大气运动定律既不是完全确定的，也不是完全随机的，而是混沌的。

混沌证据的发现不仅影响了气象科学，也影响了整个自然科学和哲学。因为过去人们认为事物只有确定性或随机性，洛伦茨科学地证明了除了这两种属性之外，还有混沌。从数学的观点来看，描述大气运动规律的方程是不可解的。气象学家通过建立一个数值预测模型来模拟大气的运动，由此计算出一个有价值的解，这是天气预报的基础。然而，大气运动规律的混乱决定了天气预报中总会有误差。

数值预测模型在很大程度上依赖于提供给计算机的大气状态数据，并且该数据与真实大气之间存在误差。即使它很小，将来也会被“恶意”放大。因此，两周之后的天气预报是“难以辨认的”。南美洲亚马逊河流域热带雨林中的一只蝴蝶，偶尔扇动一下翅膀，两周后就能在美国德克萨斯州引发龙卷风这个比喻是为了表明错误随着时间的推移而被放大。

随着气象科技的进步，天气预报的准确性也在不断提高。然而，大气运动混乱的科学证据表明，即使预报员做出100%的努力，也不可能获得100%准确的天气预报。尽管如此，我们仍然需要在数值模型、观测方法、计算能力等方面进一步努力。以便扩大预测功能，更好地为公众服务。然而，与天气预报相比，气候预报所面临的问题更加复杂和困难，而且精度的提高也一直在进行中。

(第一作者是中国气象局*气象台的气象专家，第二作者是南京信息工程大学二级教授、博士生导师)