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製定天氣預報

撰文:李國麟     2012年12月



常常聽見一些朋友說:「天文台不是有超級電腦分析天氣資料嗎? 為甚麽他們仍未能提供百分百準確的天氣預報呢?」其實預報天氣並非單靠超級電腦的分析數據便可以做得好,嚴謹的天氣預報必須根據氣象知識、準確的觀測、天氣過程的模擬,還有需要考慮其他的因素如地理的影響,才能作出對天氣情況的預報。

某地方天氣的情況主要取決於影響當地的天氣系統。一般來説,進行天氣預報主要有三個步驟: (一) 掌握當前天氣形勢、(二) 預報天氣系統的轉變、(三) 預報相關的氣象要素。以下詳述這三個步驟的内容:

掌握當前天氣形勢
在具體作出預報前,第一步是進行氣象資料的觀測及搜集,包括本地及世界其他地區的地面及高空氣象觀測報告、自動氣象站數據如氣温、濕度、雨量等資料,及氣象衛星和天氣雷達數據等。預報員需要仔細分析最新的氣象數據,並找出引致當時天氣狀況的天氣系統和機制。在分析過程中,一般會將各類典型天氣系統跟觀測所得的各種氣象要素的時空分佈進行比較,繼而從大量數據中分析出最有可能影響當前天氣的天氣系統,例如是冷鋒、低壓槽、熱帶氣旋等。

預報天氣形勢的轉變
現今預報天氣形勢的轉變,一般都會利用數值天氣預報產品(圖一)。數值天氣預報是利用電腦模擬大氣層的運動。數值天氣預報模式是一套能模擬大氣運動的電腦程序,當中包含大氣中的各種物理過程的定律,如牛頓定律、氣體定律、熱力學能量方程式、流體力學等。當不同的觀測資料經過搜集及分析後,便成為模擬大氣的起始狀況。然後模式便對大氣的演化進行模擬,逐步將整個大氣內的不同天氣系統及氣團等,依照物理過程的定律,來計算下一刻的位置與強度,並將模擬結果繪成圖像預報產品,供預報員分析及預報各種天氣系統的生消、移動和強度變化等。


圖一
圖一:  數值天氣預報圖

預報相關的氣象要素
根據數值天氣預報模式的結果,我們可以製作不同氣象要素的預報產品,例如以時間序列的形式展示(圖二),方便預報員參看。然而,數值天氣預報模式的結果通常有偏差。一般可以利用數值天氣預報模式過去的表現,以統計的方法來修訂偏差。雖然如此,經修訂後的產品還是可以有誤差的,這便有賴預報員的經驗,按其對不同天氣系統及模式特性的了解而對各預測氣象要素作適切的調整,作最後的預測。


圖二
圖二:  數值天氣預報的氣象要素預報時間序列:
包括氣溫、濕度、氣壓、 雨量、地面風及雲量

然而必須指出的是,由於現今科技的限制,如觀測資料的不足及誤差,對大氣運動仍未完全理解,電腦模擬運算的限制等原因,各種天氣要素的預報不可能百分百準確。天文台將繼續努力研究,務求令天氣預報的準確率進一步提高。



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最近修訂日期: <2013年1月11日>