奥门金沙手机娱乐网址各家的预报还都不一样这

2019-11-21 作者:奥门金沙手机娱乐网址   |   浏览(83)

有特别靠谱的天气应用吗?

手机应用提供了高度本地化的服务,可以预报从接下来一小时到未来两星期内的天气状况,有些甚至可以提前到45天。在苹果的App Store,大约有2400种天气应用。

天气应用这么多,如果想要评估它们的预报,其实并不简单。什么是最重要的测量指标?温度、降水还是风况?平均总误差是有用的吗?预测多久才会符合现实情况?

 “有很多方法评估预报的精确性,”弗洛尔说,“不同的应用会有不同的预报信息,而这取决于不同的指标、时间范围或特定的地理区域。”

去年发布的预报观察(ForecastWatch)报告比较了全球六大预报服务的精确度:AccuWeather、the Weather Channel、Weather Underground、Foreca、 Intellicast和Dark Sky。该研究覆盖了1145个地区在2016年1-5天的天气预报。

报告指出,AccuWeather在预测平均及最高温度、降水概率和风速时表现最好,而The Weather Channel和Weather Underground在预测最低温度时最精确。在这三项测量中,Dark Sky的表现排在最后。

鉴于这些App的表现各有差异,因此不太可能找出更靠谱的应用。更何况,科学告诉我们,根本就不存在精确无误的天气预报。

奥门金沙手机娱乐网址 1图片来源:Pixabay

原因在于,蝴蝶翅膀的运动,导致其身边的空气系统发生变化,并引起微弱气流的产生,而微弱气流的产生,又会引起它四周空气或其他系统产生相应的变化,由此引起连锁反映,最终导致天气系统的极大变化。

参考资料:

  1. 詹姆斯·格莱克《混沌:开创新科学》
  2. MIT Technology Review, When the Butterfly Effect Took Flight
  3. Forbes, Chaos Theory, The Butterfly Effect, And The Computer Glitch That Started It All

洛伦兹的演讲和结论给人们留下了极其深刻的印象。从此以后,所谓“蝴蝶效应”之说就不胫而走、声名远扬了。蝴蝶效应说明,事物发展的结果,对初始条件具有极为敏感的依赖性,初始条件的极小偏差,将会引起结果的极大差异。我们可以用广泛流传的一首民谣对蝴蝶效应做出形象的说明,这首民谣说:

奥门金沙手机娱乐网址 2西二旗(左)和大望路(右)。图片来源:左图来源于网络,右图由果壳编辑拍摄。

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于是我们不禁要问,都8102年了,怎么天气预报还不统一?

由此,洛伦兹认定,尽管拥有高速计算机和精确的测量数据(温度、气压、卫星风云信息等),也难以获得长期准确的天气预报。洛伦兹用超人的毅力将影响天气的500万个变量压缩到3个变量。以数学家的眼光和风格,实实在在地证明一个简单的三阶非线性系统就能出现“混沌”,从而令人信服地证明天气系统是混沌的。

现在我们怎么预测天气的

现代的天气预报需要收集地球表面和大气层的大量数据,例如温度、湿度和风况。一些缺失的数据,是从观测点能提供的数据和过去的预报推算出来的。预报模型由物理和化学过程的方程组构成,这些数据和推测可以用来计算未来的天气状况。

气象观测站的数量和质量正在迅速上升。例如,Met办公室正在将大型飞机用来导航的转发器收集的风速数据整合到预测模型中。美国宇航局的GOES-16卫星比之前的卫星有更快的扫描频率,卫星图像的分辨率也更高。在2月份,英国耗资1000万英镑升级降雨雷达网络,新网络提供的数据是以前的5倍。

所有这些数据都会输入到千万亿级运算的超级计算机中。要用到超级计算机,是因为模拟大气近似过程的预测模型非常复杂。随着科学的发展,这些模型也变得更加复杂了。特大数量的数字运算也可以实现“集合预测”——通过稍微调整不同的起始数据,将预测模型运行多次,就能得到不同结果发生的概率。

结合更多的数据、更强大的计算机和更好的算法,我们可以得到可观的预测结果。2015年,一项发表在《自然》杂志的研究发现,自1981年以来,气象学家对3-10天内大气压的预测,在以每10年精确1天的速率提升。Met办公室表示,他们现在预报4天内的气压,几乎和30年前预报1天的气压一样精确。

在提前预测一天左右的天气方面,卫星一直都是精确度的重要推动力。但是,如果预测的时间范围稍短一些,卫星数据没那么有用。这时候气压计,也就是我们俗称的晴雨表,就能派上用场了,它可以预测天气的短期变化。

自2011年以来,数字气压计就被内置在手机中来协助GPS定位,目前有大约10亿手机可以测量气压。华盛顿大学的克里夫·曼斯教授(Cliff Mass)的研究表明,智能手机的数据能帮助提升短期气压和降雨预报的精确度,还能帮助预测风向。

“手机数据有助于我们更好地预测雷暴这样的天气,在那些无法获取更多数据的地方,它们非常有用。”曼斯在使用机器学习来提升手机气压数据的质量,与他合作的The Weather Channel已经收集了2.5亿的气压数据,并表示这些数据会在2019年整合到预报模型中。

总之,尽管蝴蝶效应的影响不容忽略,但预报其实在朝着更精确发展。只是,更精确并不意味着完美,我们大部分时间其实都忽略了这一点。(编辑:李子李子短信,Ent)

奥门金沙手机娱乐网址 4萧敬腾:我还有话说……

伤了一位骑士,输了一场战斗;

(EON/编译)有时候,我们会碰上很迷的天气。就像前不久,当西二旗的上班族被迫“看海”时,朝阳群众却在欣赏大雾里的CBD。

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坏了一只蹄铁,折了一匹战马;

碰上这种情况,如果你只有一个天气App,又没有精确定位的话,那么很可能就倒霉了……

马蹄铁上的一个钉子是否丢失,本是一种十分微小的变化,但其“长期”效应是一个帝国的存与亡。这就是“蝴蝶效应”在军事和政治领域中的应用。是不是有点不可思议?但是事实就是如此,一些看似极微小的事情却有可能造成非常严重的后果,因此在任何事情上都应做到防微杜渐。天气预报可信吗有趣的是,在洛伦兹发表划时代的论文之后,传媒上就充满了关于“蝴蝶效应”五花八门的报道,它们似乎都简单地宣布“天气预报是不可能的”。

微小的变化也能改变天气

早在上世纪五、六十年代,随着计算机技术和人造卫星的发展,科学家们相信天气可以准确预测,美国气象学家爱德华·洛伦兹就是其中一员。

然而,当他通过计算机运行自己的空气对流模型时发现,在同一方程中,即使初始条件有微小的改变,也会导致截然不同的输出结果。洛伦兹用一个形象的例子解释了这一现象,当一只巴西的蝴蝶扇动翅膀时,会引起得州的一场龙卷风。这就是俗称的蝴蝶效应,即“对初始条件的敏感依赖性”。我们如今对天气难以预测的认知,都来源于此。

蝴蝶效应表明,从小范围的天气来说,任何预报都会走样,雷雨和暴风雪也算是小范围的事。各种误差和不确定性积累起来,经过逐级放大,从尘旋风和小暴风发展成跨越整个大陆的漩涡。

至于蝴蝶是否能引发龙卷风,洛伦兹并没有给出答案。但是它让我们明白了,大自然对微小的改变非常敏感。这一发现迅速从气象学扩展到一切学科,成为混沌理论的基础。

奥门金沙手机娱乐网址 7洛伦兹吸引子。图片来源:WIKIMEDIA COMMONS

就这样,天气预报可以说是和数学过不去的事情。但这并不意味着我们对天气预报已经无能为力了,混沌理论也能帮助我们更好地改进天气预报。

为了使数值天气预报更加准确,科学家双管齐下:一方面深入研究大气的复杂微妙的变化,例如台风的内部结构,雷暴的生成消失过程等,务求精益求精;另一方面加强气象观测,例如增加观测点,发展卫星及雷达技术等,从而获得更多的气象资料。其实,由于气候变化是十分复杂的,所以在预测天气时,输入的初始条件不可能包含所有的影响因素(通常的简化方法是忽略次要因素,保留主要因素),而那些被忽略的次要因素却可能对预报结果产生重大影响,导致错误的结论。

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