天气预报怎么来历？
天气，是人们生活中最常见的话题之一，每天关注着天气变化，生怕自己的出行受到恶劣天气的影响。如今我们随时随地都能获取到最新、最精准的天气预报，但是您知道吗？这看似简单的天气预报，其背后有着怎样的原理和过程呢？ 今天小编就为您揭秘！ 首先来简单介绍一下预测天气的原理： 气象学家通过观测发现，大气中的水汽、二氧化碳等气体含量与温度有着密切的关系；另外，大气中的气流运动与气压变化也有必然的联系。因此可以建立关于这些参量的数学模型，进而推算出未来一段时间内的天气情况。 然而，这样的预测仅仅满足了“为什么有天气”的疑问，却没能解释“如何得到天气”的过程。这是因为影响气象变化的因子有很多，难以用单一的数理逻辑进行阐释。气候的变迁具有时间和空间上的不确定性，给天气预报带来了更大的挑战。
面对如此复杂的气候变化现象，科学家们并没有放弃。近年来，人工智能、大数据等技术在气象领域的应用为破译天气密码提供了新的思路。 在利用计算机模拟天气的过程中，科学家需要先设定初始条件，主要包括地理参数（经纬度、海拔等）、大气参数（水汽密度、温度等）以及前期气候状态（过去24小时气温、湿度等）。只有确保初始条件的准确性，才能构建出真实可靠的未来天气形势。 除了初始条件以外，科学界公认的能够较好描述大气运动的公式是诺亚·塔菲尔方程组(Noe Taffel Equation)。这个由六部分组成的方程组描述了气体分子在移动过程中与其他分子发生碰撞时能量的变化情况。
该方程组的解题过程相当复杂，需要使用计算机进行大量计算，且存在迭代现象，即每次算出的结果都要作为下一次计算的初始条件，从而不断接近真实的气象变化情况。 目前，我国已建立了完善的天气预报业务体系，能够提前24个小时准确发布明日天气状况。而在未来的发展中，结合人工智能、大数据等新兴技术，将有可能突破时间限制，实现“实时预报”，为防灾减灾提供更有力的保障。
人类在劳动过程中积累的关于天气变化的种种经验，其实质就是一些关于天气变化的规律性的认识。但是用谚语表达的这些规律，往往只能定性地、大概地预测天气情况，而不能精确地定量给出天气变化的情况，特别是，有一些规律性，人们认识到了，但还无法用通俗易懂的谚语表达出来，使它们还只停留在人们的头脑中。怎样才能把人们的上述一些内在的认识变成可以客观控制、可以公众化的天气预报呢？这就是现代天气预报要解决的问题。
现代天气预报是建立在物理学和数学基础之上的，它从大气动力学和热力学理论出发，用定量的物理量和方程来表达大气运动的全部物理过程，也就是说，把大气的运动规律表示成为一个数学方程组，通过对这个方程组的求解来得到未来大气中各物理量的时空变化，其中当然包括大气中降水量的时空变化，即得到降水量的预报值。这是在严格采用物理学和数学原理得到天气学的基础又叫“动力学基础”。
用数学方程组来描述大气的运动力学和热力学过程，早在20世纪初期人们就拟了出来，由垂直气压梯度力、重力、水平气压梯度力、地球自转偏转力（即科里奥利力）、摩擦力这五个力组成的风的方程，描写大气运动基本的热力学方程即热力学第一定律，还有状态方程、连续方程、湿度方程及简化方程组，都是很早就建立起来了。但是，由于方程组中许多变量互相依赖，互相制约，互相影响，使得这个方程组极为复杂。
方程组的变量具有高度非线性的特点，而方程组在任一时刻和空间任何一点的解又与另一个时刻和另一个地点的解有关连，所以这个方程组的精确求解在当时（20世纪初）也是不可能的。在这样情形下，怎样才能利用这个方程组进行天气预报呢？这就得用另外一个办法。1922年，挪威气象学家皮叶克尼斯提出用数值模式计算进行天气预报的设想。所谓数值模式，就是对方程组作一系列简化，并在选定的气象场上用差分代替微商（即离散化过程，使方程中变量取值在空间上和时间上离散化，变成在某些离散点或某些离散时刻取值）。这样从一组已知的气象场出发，在上述方程组规定下，把时间增量加上去，就能计算出下一时间的气象场值。这个新的气象场可以作为再次计算的起点，这样像滚雪球一样可继续做多次计算，从而获得一系列时间的气象场，这种计算一般用计算机进行。获得的各时刻气象场就是天气预报。
在皮叶克尼斯提出用数值预报模式进行天气预报的设想之后，经过一些科学家的努力，第一个用数值模式进行天气预报的实验于1950年在美国实现。50多年来，数值预报模式经过发展，已经变得相当完普和先进了。当前一个比较好的数值预报模式可以包括约70万公里的方程，在大、中、小各种规模的计算机上运行。目前，数值预报模式已经发展到相当完善的程度。模式不仅能够分别制作中、短期天气预报，即分别制作3～5天和5天以上的天气预报，而且能够制作公里级范围和几个小时的短时天气要素预报。现在模式的水平分辨力达十几公里，垂直分辨力也有几十米。
