为什么2021年的降雨天气预测(显然)仍然如此不可靠?

Question

大约一年前，我终于实现了一个小机制，每五分钟从SMHI(瑞典官方组织，从18世纪中期开始跟踪温度和其他东西)获取天气数据，以获得离我家很近的GPS坐标。(小于1公里，以保护隐私。)

因为我真的很喜欢下雨的时候，所以它会提取所有的降雨预测，并把它们放入我的日历中，我经常在屏幕上看到，这样我就可以一眼看到当前和未来13天的准确降雨预测。(显然，每次都会先删除旧数据。)

但这就是奇怪的地方。它现在可能说明天某个时候会下雨，但昨天或几个小时前，距离下一次下雨还有五天。就在同一天，它可能会说10分钟后会下雨，但然后它会增加到20分钟，然后剩下一个小时，然后剩下3个小时，然后3天没有下雨。然后7天不下雨。那么明天下雨。它似乎变化如此之大，以至于完全不可靠，毫无用处。

我觉得我可以去掉这个机制，就像我可以自己随机猜测一样准确。

但这是为什么呢?我认为天气预报在这一点上是非常可靠的，有全球先进的模型和强大的计算机全天候处理大量的信息。然而他们似乎毫无头绪?预测降雨是不是特别困难?是不是SMHI特别不称职?

Answer 1

你期望太高了。天气预报已变得相当可靠。

当然也有例外。一个例外是预测未来7天以后会发生什么。对未来10天的预测基本上仍然是随机猜测。20世纪60年代发现天气是混乱的(可预测性:一只蝴蝶在巴西扇动翅膀会在德克萨斯州引发龙卷风吗?)仍然是一个挑战，并限制了长期天气预报的准确性。

另一个例外是预测未来几个小时会发生什么。气象机构使用的各种高精度天气模型每天只运行几次。在两者之间，使用较低精度的启发式算法来填补空白。这些高精度模型在一些世界上最大的超级计算机上运行，可能需要几个小时才能完成一次运行。例如，欧洲中期天气预报中心每天运行两次高分辨率综合预报系统。ECMWF不会因为你想要一个未来十分钟的天气预报而做一个特殊目的的运行。

预测何时何地会出现小的弹出式雷阵雨仍然极具挑战性。例如，ECMWF的水平分辨率为9公里。突然出现的雷阵雨可能影响不到一平方公里。预测飑线或锋面何时何地会来袭要容易一些，而且重要得多。用于短期预测的启发式方法侧重于重要的事情——那些可能造成损害的事情。突然出现的小雷阵雨让你的一天变得美好，或者破坏了别人的野餐，但这并不符合条件。

Answer 2

天气预报已(https://www.ecmwf.int/en/newsletter/166/news/forecast-performance-2020)，而且会变得更好，但也只能到此为止了。即使我们建立了完美的天气模型，并给它提供了完美的初始条件和边界条件(目前几乎不可能)，在一些空间和时间尺度上，预报仍然会被混沌和/或随机性所掩盖。潮湿对流和降水特别容易发生这种情况，因为涉及到从纳米到公里、从秒到天的尺度上的一系列过程(相互作用)。在初始条件略有不同的情况下运行完全相同的模型两次，可能会产生两个同样可信的预测，但对于从现在起12小时内你家附近是否会下雨，结果却不一致。如今，大型预测中心通过一次发布许多预测来反映这种内在的不确定性。在这方面，你最好看概率预测(例如，70%的降雨机会)，而不是确定性预测(例如，25毫米的降雨)或分类预测(例如，下雨与不下雨)。当你评估模型的性能时，你也应该从概率的角度来评估(当预报说70%的下雨几率时，实际上70%的时间会下雨吗?)

不幸的是，即使是概率预测有时也会失败，并产生一系列与实际观察结果相距甚远的结果。与此相关的是，人们应该记住，并非全球所有地区和天气状况都是同样可预测的。与(天气尺度)气旋及其有组织的锋面系统有关的降雨比与(小规模)孤立雷暴有关的降雨更容易预测。平原上的风比山区的风更容易预测。

我对SMHI模型不太确定，但我认为它是一个专注于斯堪的纳维亚半岛的高分辨率区域模型。如果他们不发布概率预测，你可以看看像ECMWF、GFS、ICON这样的全球模型。他们没有转向瑞典，但这并不一定是坏事;综合预测(来自单个或多个模型)肯定会让你更好地了解可能的结果。

至于未来0至6小时的短期预报，我们正处于临近预报范畴(https://public.wmo.int/en/resources/bulletin/nowcasting-guidelines--summary）.对于这个范围，你应该主要关注雷达、卫星、闪电网络、地面站等的实时观测;尤其是如果你身边有很多这样的人。一些天气应用程序/服务综合了这些观测结果，并推断出不久的将来会发生什么，这样人们就知道会发生什么。

Answer 3

关于降雨百分比的有趣事实。当它说有70%的可能性下雨时，并不总是意味着有70%的可能性你个人会被雨淋到。气象站分为几个部分。根据你使用的应用程序的不同，一些预测可能会有不同的解释。但大多数情况下，70%的降雨几率意味着在你所观察的观测站覆盖的70%的区域内，几乎有100%的降雨几率。如果70%的覆盖区域的降雨量低于100%，一个更可靠的应用程序将计算新的平均值。我不知道是否有一种方法可以看到任何给定电台的覆盖区域，但我可以说，观看雷达预测并根据你的确切位置提出你自己的预测是更可靠的，尽管更耗时。