大多數(shù)科學(xué)家會因為發(fā)現(xiàn)宇宙奧秘而備受尊崇（愛因斯坦更是人中翹楚），而氣象學(xué)家卻經(jīng)常飽受爭議。人們很難理解，多年前人類就登上月球，并預(yù)測出行星運行軌跡，為什么氣象學(xué)家還是不能精準(zhǔn)地預(yù)測天氣變化？
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首先，值得肯定的是，在過去的20年中，天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性有顯著提高。如今，72小時天氣預(yù)報的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)高于20年前24小時天氣預(yù)報。另外，先進(jìn)的設(shè)備也有助于提供更加準(zhǔn)確的災(zāi)難性天氣警報，例如現(xiàn)在龍卷風(fēng)的預(yù)警時間提前了一倍，這樣能多給人們40分鐘逃離洪水災(zāi)害。
如果沒有數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)，現(xiàn)代氣象學(xué)家的預(yù)測結(jié)果也不會那么精確，數(shù)值預(yù)報建立在數(shù)學(xué)原理的基礎(chǔ)上。這種預(yù)測法不僅需要強大的電腦系統(tǒng)做后盾，還需要收集海、陸、空多方觀測數(shù)據(jù)。一個獨立的氣象站永遠(yuǎn)無法收集到這么多數(shù)據(jù)，因此全球建立了數(shù)以千計的氣象站，它們之間彼此相連，這樣數(shù)據(jù)便可以匯集到一起。其中一些氣象站，裝備有地面風(fēng)速測試儀（氣象學(xué)家稱之為風(fēng)速計）、雨量測量器和溫度傳感器——類似于業(yè)余氣象愛好者使用的設(shè)備。有些測量儀器放置在海面上，為了防止下沉，會和浮標(biāo)綁在一起。也有一些測量儀器安置在商務(wù)飛機或者輪船上，這樣便能在運輸途中收集氣象資料。此外，氣象衛(wèi)星和氣象氣球可提供高空大氣層氣象信息。氣象衛(wèi)星在太空軌道運行中可以拍攝到地球上的氣象畫面，而氣象氣球則可以監(jiān)測高空固定位置的氣象狀況。
總的來說，這些傳感器和測量儀每天可以提供100多萬條與天氣有關(guān)的觀察數(shù)據(jù)。一臺普通電腦——在你家附近的電子商店購買的——就能存儲下這些信息。幸運的是，氣象學(xué)們還可以使用超級計算機來存儲信息，這些超級計算機運算速度飛快，每秒可達(dá)上百萬次。在美國，它們安裝在座落于馬里蘭州坎普泉（Camp Spring）的國家環(huán)境預(yù)測中心（National Centers for Environmental Prediction，簡稱NCEP）。在那里，所有氣象資料匯集到超級計算機主機，根據(jù)這些數(shù)據(jù)資料，超級計算機通過復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型加以分析，并預(yù)測未來可能發(fā)生的天氣變化。計算機的預(yù)測結(jié)果幾乎是所有美國電臺和電視臺播報的基礎(chǔ)。
如果您認(rèn)為美國國家環(huán)境預(yù)測中心（NCEP）的預(yù)測報告不會出錯，那就大錯特錯了，事實上，以他們的能力也不能完全勝任天氣預(yù)報的巨大挑戰(zhàn)。這是因為他們必須考慮到一些大規(guī)模的天氣現(xiàn)象，而這些天氣現(xiàn)象又受許多復(fù)雜的變量和因素制約。例如，要考慮太陽對地球表面的照射、氣壓差異形成的風(fēng)、水的三態(tài)變化（從冰到水或由水到水蒸汽）對能量流動的影響，等等。他們甚至要設(shè)法計算出太空中的行星運動對地球表面造成的影響。其中任何一個變量的微小變化，都可能深刻影響未來的天氣變化。
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20世紀(jì)60年代，一位麻省理工學(xué)院的氣象學(xué)家愛德華?羅倫茲，想出一個對這些問題的恰當(dāng)描述——蝴蝶效應(yīng)。蝴蝶效應(yīng)是指，亞洲的一只蝴蝶輕輕扇動一下翅膀，就可能徹底改變紐約的天氣狀況?，F(xiàn)在，羅倫茲被公認(rèn)為混沌理論之父?；煦缋碚撚靡惶卓茖W(xué)原理對高度復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行闡述，例如天氣系統(tǒng)，初始條件十分微小的變化可以完全改變最終結(jié)果。由于混沌理論，天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性受到限制，羅倫茲將這一受制周期定為兩周。
現(xiàn)代氣象學(xué)家們運用尖端科學(xué)設(shè)備，以及最先進(jìn)的技術(shù)和技巧預(yù)測復(fù)雜多變的天氣，比如集合預(yù)報。這種預(yù)測法，包含幾種預(yù)測結(jié)果，每種預(yù)測結(jié)果都基于不同出發(fā)點。如果這些預(yù)測結(jié)果大體上看起來相同，天氣狀況可能就是 “乖寶寶”，一旦預(yù)測結(jié)果嚴(yán)重分歧，則天氣狀況很可能“惡劣頑皮”。
氣象學(xué)家們還通過使用多普勒雷達(dá)監(jiān)測天氣狀況，使預(yù)測結(jié)果更有效、更完善。多普勒雷達(dá)通過發(fā)射器向空中發(fā)射無線電波，無線電波觸及大氣層中目標(biāo)物體后會被反射回來。云層涌向或者飄離發(fā)射器所產(chǎn)生的無線電波頻率或波長各不相同。雷達(dá)計算機再把反射回來的無線電波轉(zhuǎn)換成顯示降水云帶覆蓋面的圖片，或者預(yù)測風(fēng)速和風(fēng)向的數(shù)據(jù)資料。
正是由于這些科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，氣象學(xué)家們能比以往更加精準(zhǔn)的預(yù)測天氣變化，尤其是短期天氣預(yù)報。例如，氣象學(xué)家們對12小時天氣的整體狀況和發(fā)展趨勢預(yù)測是相當(dāng)準(zhǔn)確的。不幸的是，由于蝴蝶效應(yīng)，他們永遠(yuǎn)無法百分之百準(zhǔn)確地預(yù)測天氣。例如沙塵暴、龍卷風(fēng)、暴雨、洪澇災(zāi)害等，依然會突如其來的降臨。正是由于這個原因，即使天氣預(yù)報預(yù)測陽光明媚的日子，出門帶傘也不失明智之舉，正所謂“不防雨也防曬”。
