最近火热的《攀登者》电影中，登山队员在攀登珠峰时，也需要专业的团队进行天气预报。这个方法就被叫做“资料融合”或者“数据同化”。现在我们从一个简单的卡通图来说说“数据同化”是怎样一个过程。上面这个动图展示的就是“数据同化”的操作过程。这些年我们明显可以感觉到，天气预报越来越准确了，这是因为在前辈们的努力下：大气观测数量越来越多、精度越来越高；数值模型越来越准确；数据同化算法越来越优秀、效率越来越高。
现如今，天气预报已经融入到了生活的方方面面。大家每次出门前都要看看天气预报，再决定自己带什么“装备”出门。
最近火热的《攀登者》电影中，登山队员在攀登珠峰时，也需要专业的团队进行天气预报。
而且现在“空间天气预报”又发展得热火朝天。
那么，天气预报到底是怎么报的呢？
很多人会说，天气预报是气象观测员在观测站测量大气温度、风速、压强、湿度等等很多参数之后进行预报的。
当然，北京市区的一些气象站可以测量台站附近的大气参数。
但，想知道物理所附近今天的天气状况怎么办
那简单，咱密密麻麻地布站不就完事了？可是……，而且密密麻麻的观测也不现实嘛。
所以，仅仅有我们现有的观测数据是不够的。
这就需要借助优秀的科研前辈们开发的
数值模型
数值模型可以给我们全球所有地方的各个物理参数的值。但是，由于地球大气状态是非常复杂的，数值模型基本只有能力给出来每个物理参数的大致状态，精确的状态是不知道的。因此，只有数值模型也是不够的。
人类的智慧是无穷的，我们的前辈们就想出来一个好办法，把观测的信息和模拟的信息“融合起来”。这样，更准确的信息有了，全球的信息也有了，那没有观测的地方也就可以实现预报啦。这个方法就被叫做“资料融合”或者“数据同化”。
现在我们从一个简单的卡通图来说说“数据同化”是怎样一个过程。
上面这个动图展示的就是“数据同化”的操作过程。
红线就是真实的大气状态，也就是我们身边真真切切感受到的天气。
我们的数值模型可以给出来大致相似的结果，但是它的结果还是和真实的大气状态差别有点大，也就是灰色的线。
而且随着时间迁移，这个差别可能还会越来越大。这样给大家预报天气，那就太不可信了。所以我们在有大气的观测数据的时候，就通过借助观测信息，把数值模型的结果通过一定的算法调整一下。
这样数值模拟的绿色的“菱形”就变到了和真实状态更加接近的蓝“星星”。这样，我们就把数值模型的状态“拉”到比较接近真实的状态了。
这个时候就可以通过数值模型继续往后运行，进行天气预报了。
当然，咱们不管模型的话，模型还是会“越跑越远”。所以需要我们不断地使用观测数据把模型局限在真实的状态附近。
最后的天气预报的结果就是像下面这个图一样，一直围绕在真实的状态附近，这样的天气预报也就比较可信了。
这些年我们明显可以感觉到，天气预报越来越准确了，这是因为在前辈们的努力下：大气观测数量越来越多、精度越来越高；数值模型越来越准确；数据同化算法越来越优秀、效率越来越高。
原标题：大话“天气预报”
来源：石头科普工作室
编辑：Tim
