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	<title>科学松鼠会 &#187; 天气预报</title>
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	<description>让我们来剥开科学的坚果</description>
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		<title>从天气预报到地震预报</title>
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		<comments>http://songshuhui.net/archives/236#comments</comments>
		<pubDate>Tue, 27 May 2008 15:44:10 +0000</pubDate>
		<dc:creator>topaz</dc:creator>
				<category><![CDATA[专题]]></category>
		<category><![CDATA[专题：地震]]></category>
		<category><![CDATA[原创]]></category>
		<category><![CDATA[地震预报]]></category>
		<category><![CDATA[天气预报]]></category>

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		<description><![CDATA[前面有大牛用数学的方法证明了地震预报的不靠谱性，顺手也证明了天气预报的局限。虽然生活中大家一如既往地骂天气预报的不准确性，但是不可否认的是，天气预报已经成为我们生活中不可分割的一部分，因为它能做到部分或者大部分靠谱，从而对我们的生活具有重要的指导意义。 其实大部分人之所以觉得地震是可预报的，很大程度上是源自生活中对天气预报的信任。也就是说，天气可以预报，为什么地震不能预报？因此我们先得了解天气预报是怎么一回事情。 根据我个人的理解，但凡预报这类东西，其核心内容就是寻求规律。简单的说就是一个函数F（a，b，c…x，y，z），把现在的变量a，b，c…x，y，z带入函数F，获得下一阶段的结果，就是预报的内容。 目前制作天气预报主要采用天气学预报方法、统计学预报方法和动力学预报方法三种基本预报方法，当然也包括这三种基本方法两两结合或者三三结合的综合方法，但是基本原理一样。 天气学预报方法（或称天气图方法）：是以天气图为主要工具，配合卫星云图、雷达图等，用天气学的原理来分析和研究天气的变化规律，从而制作天气预报的方法。这种方法主要用于制作短期预报。 数值预报方法（又称动力学预报方法）：是利用大型、快速的电子计算机求解描述大气运动的动力学方程组来制作天气预报的方法。这种方法可用于制作短期预报，也可做中、长期预报。近几年还开始用来做气候预报。 统计预报方法：是采用大量的、长期的气象观测资料，根据概率统计学的原理，寻找出天气变化的统计规律，建立天气变化的统计学模型来制作天气预报的方法。这种方法主要用于制作中、长期预报和气象要素预报。 这三种制作天气预报的方法的主导思想不一样。天气现象（或天气过程）的发生，包含着必然性和偶然性，统计预报方法是从天气现象（或天气过程）具有偶然性这 一点出发，认为天气变化是一种随机过程，在相同条件下不一定出现同样的天气变化，只能求出某种天气出现的可能性或概率。天气学方法和数值预报方法则从天气 现象（或天气过程）具有必然性这一点出发，认为天气变化不是随机的，它满足一定的规律（如动量守衡、能量守衡、质量守衡等等），在相同的条件下应该发生相 同的变化，根据大气某一时刻的状态，可以推算出其下一时刻的确定的状态。 目前制作天气预报常常是将这三种方法配合起来使用，将天气图、卫星和雷达图像、动力分析和统计分析、数值预报产品等进行综合分析，最后做出天气预报。 我用自己的理解总结一下，天气学预报方法主要是利用某地区某一时刻的变量（天气图，卫星云图、雷达图等）代入函数F（天气学原理），求出下一时刻的结果，所以做的是短期预报。统计预报方法主要利用长期的变量（气象观测资料等）代入函数F（统计学模型），求出下一个长期阶段的结果，所以只能做中长期预报。而数值数值预报方法利用各种数据（长短期的各种变量）代入函数F（大气动力学模型和方程），求出下一刻或者下一阶段的结果，所以短期中长期的都能预报。 关于天气这个玩意，我们从最早的看云识天气开始，已经研究了几千年，获得了天气学原理、统计学模型、大气动力学模型和方程这些F1，F2，F3，并且逐渐地把这些个函数不断完善。而且不断加入各种影响因素（即变量a，b，c…x，y，z），力图使结果接近真实。就是这样F1，F2，F3分别得出的结果还不够精确，所以还得把F1，F2，F3结合起来应用。 下面开始说说地震预报，如果把地震预报看的跟天气预报原理类似。我们就必须找到地球（地壳、板块、断层等）运动的规律 F，还得找得到影响F变化的各种变量a，b，c…x，y，z。可是遗憾的是，我们对地球内部的了解远远不如对天空的了解。我们可以用卫星、热气球、飞机以及各种仪器监测大气的各种指标，获得数十种的变量，而对于地球内部，我们无从得知。到目前为止，为了研究地球内部，我们向地下打钻也仅仅只能到10来公里的地方，而地震一般的深度都有10几公里，所以现在相对有用的监测手段只能通过地震波监测和火山物质分析这些途径来了解地球内部。 （这里说一个小的事实，有鉴于我们对地球内部了解手段的匮乏，每一次大的地震都是地球物理学家的一次难得研究机会。美国加州特殊的地质构造使其成为地震多发带，所以大量的仪器被安装在周围，地球物理学家们都兴致勃勃地等待下一次大的地震的来临。所以这就是个很无奈的现实，一方面面对这么大的破坏和人员伤亡，另一方面这又是唯一的研究途径。） 这样的结果就导致了我们对地震的函数F，以及变量a，b，c…x，y，z知之甚少。一般人都很容易理解，对于一个复杂的函数F来说，缺少很多的变量必然导致结果相差甚远，而事实上我们的这个F也是不完善的。 然后我们分别对应天气预报的几种方法来看看地震预报。天气学预报方法主要是利用某地区某一时刻的变量（天气图，卫星云图、雷达图等）代入函数F（天气学原理）做出短期预报，我们能够掌握地下的最靠谱的就是地震层析成像图，而且这还不能做到所有的地方全部覆盖，所以在这样的资料背景下想获得相对准确的短期预测是不太可能的。数值预报方法（又称动力学预报方法）更是难以实现，因为我们没有那么多的数据，也没有很好掌握地球的动力学。统计预报方法相对做的好一些，通过对过去地震的发生次数，以及区域的地质构造的结合，可以做出地震多发带的分析，但是具体到哪天会地震，我们还是无从得知。 所以，我们所相信的天气预报是基于对天气的了解，通过科学的分析手段得出的相对准确的结果，而不是看到蛤蟆过街猪不出圈得到的；所以我们要想获得令人信服的地震预报，必须得先了解我们脚下的这个地球，然后做出科学的预测。]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>本文作者：topaz</p>
<p><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2008/05/images.jpg"><img class="size-full wp-image-36831 alignleft" title="images" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2008/05/images.jpg" alt="" width="109" height="148" /></a>前面有大牛用数学的方法证明了地震预报的不靠谱性，顺手也证明了天气预报的局限。虽然生活中大家一如既往地骂天气预报的不准确性，但是不可否认的是，天气预报已经成为我们生活中不可分割的一部分，因为它能做到部分或者大部分靠谱，从而对我们的生活具有重要的指导意义。</p>
<p>其实大部分人之所以觉得地震是可预报的，很大程度上是源自生活中对天气预报的信任。也就是说，天气可以预报，为什么地震不能预报？因此我们先得了解天气预报是怎么一回事情。<span id="more-236"></span></p>
<p>根据我个人的理解，但凡预报这类东西，其核心内容就是寻求规律。简单的说就是一个函数F（a，b，c…x，y，z），把现在的变量a，b，c…x，y，z带入函数F，获得下一阶段的结果，就是预报的内容。</p>
<p>目前制作天气预报主要采用天气学预报方法、统计学预报方法和动力学预报方法三种基本预报方法，当然也包括这三种基本方法两两结合或者三三结合的综合方法，但是基本原理一样。</p>
<p>天气学预报方法（或称天气图方法）：是以天气图为主要工具，配合卫星云图、雷达图等，用天气学的原理来分析和研究天气的变化规律，从而制作天气预报的方法。这种方法主要用于制作短期预报。</p>
<p>数值预报方法（又称动力学预报方法）：是利用大型、快速的电子计算机求解描述大气运动的动力学方程组来制作天气预报的方法。这种方法可用于制作短期预报，也可做中、长期预报。近几年还开始用来做气候预报。</p>
<p>统计预报方法：是采用大量的、长期的气象观测资料，根据概率统计学的原理，寻找出天气变化的统计规律，建立天气变化的统计学模型来制作天气预报的方法。这种方法主要用于制作中、长期预报和气象要素预报。</p>
<p>这三种制作天气预报的方法的主导思想不一样。天气现象（或天气过程）的发生，包含着必然性和偶然性，统计预报方法是从天气现象（或天气过程）具有偶然性这 一点出发，认为天气变化是一种随机过程，在相同条件下不一定出现同样的天气变化，只能求出某种天气出现的可能性或概率。天气学方法和数值预报方法则从天气 现象（或天气过程）具有必然性这一点出发，认为天气变化不是随机的，它满足一定的规律（如动量守衡、能量守衡、质量守衡等等），在相同的条件下应该发生相 同的变化，根据大气某一时刻的状态，可以推算出其下一时刻的确定的状态。</p>
<p>目前制作天气预报常常是将这三种方法配合起来使用，将天气图、卫星和雷达图像、动力分析和统计分析、数值预报产品等进行综合分析，最后做出天气预报。</p>
<p>我用自己的理解总结一下，天气学预报方法主要是利用某地区某一时刻的变量（天气图，卫星云图、雷达图等）代入函数F（天气学原理），求出下一时刻的结果，所以做的是短期预报。统计预报方法主要利用长期的变量（气象观测资料等）代入函数F（统计学模型），求出下一个长期阶段的结果，所以只能做中长期预报。而数值数值预报方法利用各种数据（长短期的各种变量）代入函数F（大气动力学模型和方程），求出下一刻或者下一阶段的结果，所以短期中长期的都能预报。</p>
<p>关于天气这个玩意，我们从最早的看云识天气开始，已经研究了几千年，获得了天气学原理、统计学模型、大气动力学模型和方程这些F1，F2，F3，并且逐渐地把这些个函数不断完善。而且不断加入各种影响因素（即变量a，b，c…x，y，z），力图使结果接近真实。就是这样F1，F2，F3分别得出的结果还不够精确，所以还得把F1，F2，F3结合起来应用。</p>
<p>下面开始说说地震预报，如果把地震预报看的跟天气预报原理类似。我们就必须找到地球（地壳、板块、断层等）运动的规律 F，还得找得到影响F变化的各种变量a，b，c…x，y，z。可是遗憾的是，我们对地球内部的了解远远不如对天空的了解。我们可以用卫星、热气球、飞机以及各种仪器监测大气的各种指标，获得数十种的变量，而对于地球内部，我们无从得知。到目前为止，为了研究地球内部，我们向地下打钻也仅仅只能到10来公里的地方，而地震一般的深度都有10几公里，所以现在相对有用的监测手段只能通过地震波监测和火山物质分析这些途径来了解地球内部。</p>
<p>（这里说一个小的事实，有鉴于我们对地球内部了解手段的匮乏，每一次大的地震都是地球物理学家的一次难得研究机会。美国加州特殊的地质构造使其成为地震多发带，所以大量的仪器被安装在周围，地球物理学家们都兴致勃勃地等待下一次大的地震的来临。所以这就是个很无奈的现实，一方面面对这么大的破坏和人员伤亡，另一方面这又是唯一的研究途径。）</p>
<p>这样的结果就导致了我们对地震的函数F，以及变量a，b，c…x，y，z知之甚少。一般人都很容易理解，对于一个复杂的函数F来说，缺少很多的变量必然导致结果相差甚远，而事实上我们的这个F也是不完善的。</p>
<p>然后我们分别对应天气预报的几种方法来看看地震预报。天气学预报方法主要是利用某地区某一时刻的变量（天气图，卫星云图、雷达图等）代入函数F（天气学原理）做出短期预报，我们能够掌握地下的最靠谱的就是地震层析成像图，而且这还不能做到所有的地方全部覆盖，所以在这样的资料背景下想获得相对准确的短期预测是不太可能的。数值预报方法（又称动力学预报方法）更是难以实现，因为我们没有那么多的数据，也没有很好掌握地球的动力学。统计预报方法相对做的好一些，通过对过去地震的发生次数，以及区域的地质构造的结合，可以做出地震多发带的分析，但是具体到哪天会地震，我们还是无从得知。</p>
<p>所以，我们所相信的天气预报是基于对天气的了解，通过科学的分析手段得出的相对准确的结果，而不是看到蛤蟆过街猪不出圈得到的；所以我们要想获得令人信服的地震预报，必须得先了解我们脚下的这个地球，然后做出科学的预测。</p>
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