天气预报的"读心术":超级计算机如何预判阴晴雨雪
—— 郭雪 山西省气象学会
每天打开手机看天气，你可能会好奇：那些精确到小时的温度、降水预报，到底是怎么得出来的？这背后藏着超级计算机、卫星和人工智能的"联手操作"。举个例子，风云五号卫星的数据加上每秒百亿亿次运算的“天河三号”超算，能让台风路径7天预报误差不超过10公里，这相当于在北京市地图上精准定位一颗绿豆。
那到底是怎么做到的呢？
首先得有强大的数据支撑。大气层像复杂的流体拼图，我国自主研发的GRAPES系统以3公里网格将其分成数十亿单元，每天处理6.8万个地面站、300多颗卫星的数据。加之2025年升级的四维变分同化技术，它能收集到很多"不常规"的数据，比如咱们坐的民航飞机，在天上飞的时候，其实一直在悄悄记录周围的温度等数据；甚至咱们天天用的手机，基站也能感应到信号穿过空气时的细微变化；将这些非常规数据融入模型进行计算，使华北暴雨预警比十年前提前42分钟。
再来说说"看天"的千里眼。风云五号卫星搭载的微波探测器能穿透云层，像CT扫描般获取大气三维结构，让台风强度预报误差降15%。另一方面，地基气象网通过分析北斗导航信号穿过大气产生的0.1秒级延迟，就能画出每分钟更新的水汽图。
这些技术与遍布全国的5.6万套自动气象站共同编织成感知天气的神经网络，甚至能捕捉到黄山光明顶瞬息万变的云雾波动。
人工智能也来帮忙"纠错"。人工智能“天镜”能实时关注到数值预报中可能的错误。2025年北京“7·12”暴雨过程中，它在发现异常后自动触发警报，帮预报员把雨量从50毫米修正到82毫米。
如今的气象服务早已不只是简单报天气，而是能帮大家做决策了。东北的稻农靠"耘眼"APP，能根据精准到每块田的预报，提前准备防霜冻的办法；京沪高速的智能路牌能根据路面温度预测，自动显示结冰预警；上海疾控中心还能预报花粉浓度，指导过敏性哮喘的防治资源调配。
从定性到定量，天气预报一直在进步。未来，量子计算和人工智能或许会带我们进入“秒级响应、米级精度”的时代，但人类试图读懂天空的初心，始终是人类面对自然时最珍贵的智慧。
本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者：中国气象学会
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