天气预报为什么不能100%准确？未来的天气预报是什么样的？日前，在全国气象科普系列报告会中，中国工程院院士丁一汇为北方交通大学附中等4所中学的学生介绍了大家关心的天气预报的难点以及未来天气预报业务发展的趋势。

　　天气预报为什么会不准？

　　“首先要说明的是，在过去的25年里，数值天气预报能力有明显提高。这种提高不仅体现在天气预报准确率的不断提升，在与其他自然科学的预报如地震预报、海洋预报等领域横向比较中也可以看到，天气预报技术进步的速度是最快的。”丁一汇指出。世界上自然科学领域的科学家普遍认为，数值天气预报的成功是20世纪最重要的科学、技术和社会成就之一。

　　1981年，国际上预报未来7天天气的天气预报只能报准40%。通过不断改进数值天气预报模式，近年来，7天的预报准确率能达到65%，5天的预报准确率达到80%，3天的预报准确率达到90%以上。我国数值天气预报业务从上世纪80年代开始，经过不断改进，目前也接近这个水平。科学界将准确率超过60%的预报称为“有用的预报”，即可以对外发布的预报。我国目前天气预报的有效期能够达到5天到7天的水平。

　　丁一汇认为，虽然天气预报已经达到了自然科学预报领域最前沿的水平，但要想进一步提高天气预报准确率，困难主要有三方面。

　　首先，最主要的困难就是通过不同方法减少大气中混沌现象的影响。现在使用的集合预报就是有效方法之一。目前采用的数值天气预报模式是用数学的方法描述大气运动规律，形成方程组并计算出结果。由于大气是十分复杂的，我们对其运动规律的认识还不够全面，想要通过数学方式完美描述出大气运动规律，难度非常大。

　　其次，初始条件的不准确。建立天气预报的方程组后，需要输入初始条件通过计算才能够得到答案。遗憾的是，目前我们对地球系统的观测是不完整的，不可能得到预报初始时间的准确初始条件。由于预报结果对初始条件十分敏感，因此也难以得到完美的计算结果。这个问题在相当长的时间后才有可能逐步解决。

　　第三，方程都是连续的，但我们的观测站分布是点状的、不连续的。这种由离散网格点代替连续时空的计算方法也会带来一定的固有误差。

　　“不过究其根源，还是在于大气本身混沌状态的随机性和不确定性。”丁一汇强调，“天气预报实际上是具有确定性的预报结果（每日发布给公众的结果），同时这个结果也具有相当的不确定性。目前的任务是要把这两方面的信息都告诉公众和用户，以减少公众对天气预报不断增高的期望值。”

　　未来的无缝隙预报和一体化预报

　　随着预报技术不断进步，天气预报时效将从7天逐渐延伸到14天，达到中短期天气预报极限值。“根据现有技术发展速度（有效预报时效每10年增加一天），未来70年内就有望达到这一水平。由于现代科学技术的快速发展，这个期限还会大大缩短。”丁一汇明确地说，“如果要再进一步提高预报时效，需要与气候预报相衔接，共同提高两周到数周的天气预报水平，这是未来无缝隙预报和一体化预报的主要趋势。”

　　许多人经常提出疑问，由复杂的气候模式预测出的未来气候变化是否可靠？丁一汇认为，在大气混沌系统中，由于系统具有对初始条件敏感的依赖性，也就是系统的初始条件仅仅稍有改变，经过足够长的时间后，系统将达到完全不同的状态。由于初始条件总不能精确地知道，即使系统的运动规律是严格确定的，人们仍无法预测天气系统的长期行为，因此气候预测具有很强的不确定性。但气候预报不仅依赖于初始条件，还依赖于边界条件（如海洋、陆面等）和外强迫条件（如太阳活动、温室气体、气溶胶等）。预报时间越长，后面两个条件作用越大，可以强迫大气做相应的呼应和变化，这是与主要依赖初值、具有快速变化的天气预报不同的地方，也是气候可预报性所在。

　　不过，由于天气预报应尽可能知道所有的初值条件，因而把气候作为天气预报的基本背景条件是十分有用的。例如厄尔尼诺事件是一个气候现象，不仅决定秘鲁沿岸的天气，而且影响大范围地区的天气现象与天气形势。因此厄尔尼诺现象实际上是确定随机效应能够产生天气形势的一种可能演变界限。虽然天气预报的结果是一种混沌现象，初始条件只要有微小的差别，预报结果能有很大差别，但在如厄尔尼诺现象气候条件的约束下，其预报的差别将可能主要出现在一定的范围或幅度内。这反映了气候条件对天气的制约作用，实际上是减少了天气预报的不确定性。

　　“未来在天气预报和气候预报的时效之间，还会有一种‘大气-气候关联’研究，这将是进一步延长预报时效的关键领域。”丁一汇认为，“这个领域的研究成果将和天气预报、气候预报共同组成无缝隙预报系统，并共同使用耦合的数值预报模式，对未来天气实现一体化预报。”