气象专家系统有许多特长。它可以综合许多专家的知识,因而有博采众长、集思广益的特色。而且,一些有很高水平的预报员的经验经过定量化后可以纳入计算机程序,通过分析再得出预报结论。气象专家系统能不时地吸收和应用新的科研成果,具有不断更新的功能;它操作方便、使用迅捷、效果明显,在天气预报方面实现了一种新的突破。
气象专家系统是现代计算机应用科学与气象学相结合的新兴产物。它的出现显示了现代天气预报科学的新水平。目前,气象专家系统在我国已经得到了广泛的运用。一些省气象站、军队气象单位也建立了各自的气象专家系统。但是,专家系统毕竟不是人,不是专家;该系统的使用离不开人,进行逻辑推理、模拟预报员的思维,毕竟有一定的局限性。所以说,专家系统,也只是提高天气预报水平的一种方法,而不是最终的预报方式。但是,既然计算机在大气探测和天气预报的应用方面开了大门,日后,深入的研究与发展则是挡不住的趋势。我们相信,将来天气预报的自动化、现代化水平会更高,气象专家系统扮演的角色会越来越重要。
未来能准确预知天气吗
天气预报就是预报,它只是对未来天气现象的一种预测性描述,并不等于将来的真实情况。我们所得出的天气形势分析,与天气的发展变化也并非是一一对应的关系。这一切都表明了预报的性质特点:它本身就具有不定性。
我们所做的一切,只能是尽可能地提高预报水平,尽可能地接近将来天气的真实状况;人们永远办不到,也不可能完完全全、一蹴而就地实现没有任何疏漏,没有任何错误的100%的预报。
明白了这一点,就知道了天气预报有时不准是很正常的现象。但天气预报从当前来看,失误仍然比较多,其原因在哪些方面呢?这儿有几点供大家参考:
首先是因为人类目前的认识水平仍然很有限。人们还没有完全了解和掌握天气现象的各种规律,对大气现象产生的背后原因、演变过程的认识仍很肤浅。我们还没有完全弄清地球大气运动和太阳、月亮及其他天体运动的关系;海洋、地球表面与人类活动的关系也并不是十分明了。说到底,气象科学作为一门综合性的实用科学来看,它涉及的学科面很广,它的完善还需要别的学科来促进;而且一些实用的技术学科,如计算机也需要发展,这一切都在一定程度上限制了气象科学的发展,影响了天气预报的水平。
其次是因为天气现象本身的原因。天气现象发生的面广,局部地区有的持续时间又短;而且地球表面不同地区、不同高度的差异性大,反映在天气现象上,就出现了更复杂的情况。天气现象变幻莫测,令人捉摸不定,我们只能大体地、有代表性地把握不同天气形势,根据获得的很有限的气象资料进行预报。
再次就是预报工具有局限性。我们的各种气象仪器并不是完美无瑕的。
它们所获取的值也只是近似的,不能说没有误差。我们的一些预报方法,如数值预报模式,其使用的微分方程本身只是一种形式,在解方程时需要简化,又免不了带上一定的误差。这些误差或大或小、或多或少地影响了天气预报的准确性。而且,我们的气象资料在传送过程中,有时可能会出现错误。1976年7月31日,美国丹佛发生洪水灾害时,丹佛气象预报台的雷达信息通过电话传送时出了故障,导致了139人在这场洪水中丧生,一直到洪水结束时,气象台才发布洪暴警报。
还有一点,与预报的具体情况有关。天气预报,特别是短期天气预报,它所使用的工具无非是天气图、卫星云图、数值预报指导产品等。而对于这些工具的正确使用,常常与预报人员的理论水平、业务专业水平、工作经验有很密切的联系。对于同一次预报,不同的人可能会得出不同、甚至完全相反的结论。而这些结论,并不能以倾向性的大小来衡量预报的正确与否。特别是在天气会商的过程中,有时候少数人的意见、大家不太重视的预报结论,恐怕还真与实际天气情况吻合。因而,在天气会商的过程中,切莫过分轻视那些“孤掌难鸣”的意见。
但是天气预报毕竟不是迷信,而是科学,对于科学就应该有科学的态度。
天气预报的失误在所难免,但是气象工作者不能由此而裹足不前,灰心丧气。
从气象预报的发展史来看,人类天气预报的水平愈来愈高,愈来愈准,这是不可置辩的事实。现在人类虽然还没有能力驯服天气这只脾气难以捉摸的怪兽,但是能够预报,这是大家必须首肯的事实。
生物“气象员”
生物学家根据观察,发现水母是一个高度准确的“活气压计”。在暴风雨到来很早之前,它就急急忙忙地把身体隐藏到安全地带。
科学家仔细地研究了水母的身体,发现它有一个可以感觉超声波的“耳朵”。在暴风雨发生前10—15小时内,它的“耳朵”就能清晰地“听”到由水中传来的超声波。在水母的“耳朵”前端有根细细的棒状物,上面带一个圆球,充满液体,有一个小小的石头浮起,并同神经末梢接触。超声波首先被充有液体的圆球接收,然后由水泡中的小石子传给神经,于是水母就接收到大风警报的信息了。科学家根据水母“耳朵”的工作原理,制成了自动预报大风警报的“电子耳”装置。
在自然界中,青蛙素有“活晴雨表”之称,因为青蛙能够感知大气的微小变化。非洲的土著居民,只要发现树蛙由水中爬到树上,便动手做防雨的准备,因为这预示着雨季要来到了。而当青蛙在水面“吧哒哒啦”地拍水时,也就是预报天要晴了。
许多鸟类也都是出色的“气象预报员”。它们对气压的变化,阳光的强弱,以及雷雨前大气中的积电现象非常敏感。这些气象的变化,往往会直接影响到鸟的歌唱、飞翔以及候鸟到达和出发的时间。
预报风向是老乌鸦的拿手好戏。人们只要看一下它朝什么方向站着,就可知道吹的是什么风。它的头朝南,便是南风;头朝北便是北风。因为它为了保护羽毛,总是让风顺着羽毛吹。
预报阴雨也是乌鸦的强项,因为它对天气变化很敏感。一般在大雨来临前1—2天它就会一反常态,不时发出高亢的鸣啼。一旦叫声沙哑,便是大雨即将来临的信号。故有民谚曰:“乌鸦沙沙叫,阴雨就会到。”
大雁是预报寒潮的专家。当北方有冷空气南下时,大雁往往结队南飞,以躲过寒潮带来的风雨低温天气。“大雁南飞寒流急”,这可一点不假。秋夜,它还用更加独特的方式发布气象信息,即:“一只雁叫天气晴,二只雁叫雨淋淋”,很灵验。因啼叫的大雁越多,即空气中湿度越大,预示大雨将至。
老鹰一般很少发出叫声,只有当地面有食物可猎取或冬天气温很低的寒冷时才会鸣叫。冬天高空气温很低,就可能下雪。所以“老鹰高空叫,大雪就来到”之说广泛流传于民间。
麻雀堪称“晴雨鸟”。若晨曦初露,它们成群吱喳欢快鸣唱,那是告诉人们,今天天气晴好;若麻雀活动迟缓,叫声“吱——吱”长鸣,则预示晴转阴或阴转雨;若在连日阴雨的早晨,群雀叫声清脆,则预示天气很快转晴;夏秋季节,天气闷热,空气潮湿,麻雀飞到浅水处洗澡散热,这又预示一两天内的雨,故谚语有“雀噪天晴,洗澡有雨”。此外,若麻雀傍晚提前入窝归巢,并不时在窝边发出长而缓慢的鸣叫,似在“忧声长叹”,这也预示着当晚或次日天阴有雨。
“燕子飞得低,准备穿蓑衣”。天将下雨时,空气里水汽增多,一些小虫子飞不高,多靠近地面飞行,燕子只好低飞捕捉。故燕子低飞时,就向人们预告:天要下雨了。
画眉对天气也能“未卜先知”。每当它们嬉戏枝头,亲昵对话,表明未来一段时间晴好无雨;而它们隐居枝头,诡秘无声,或销声匿迹,表明阴雨即至。
“子夜杜鹃啼,来日晒干泥”。这句民谚告诉我们,如果杜鹃鸣叫,它预示着明天将是晴好天气,或表示天气将由冷转暖。
喜鹊生性喜明丽、暖和,有“太阳鸟”的雅称。它对天气变化最为敏感。
“仰鸣则晴,俯鸣则阴”,这是古文《禽经》中的记载。清晨,如果喜鹊登枝,欢唱枝头,表明当日天气晴好;若在枝间来回蹦跳不安,低声噪叫,则告诉人们风雨欲来。
古巴一位退休的船长,家里养了一只能唱许多曲子的鹦鹉,它居然能将天气的变化用固定曲调唱出来。例如,它唱施特劳斯的圆舞曲时,就意味着快下雨了;在暴风雨来到之前,鹦鹉唱的是萨姆巴舞曲;如果从鸟笼里传出来是进行曲,就是向人们预报,飓风要来了。真令人叫绝!
蜘蛛的气象预报决定了一场战争的胜负。1794年的秋天,法国军队侵入荷兰。当时荷兰没有阻挡得了法军的兵马和大炮,只好打开运河闸门,放水淹没道路,阻住了法军的锋芒。面对茫茫的大水,法军只得准备撤退。就在这里,法军司令官发现了蜘蛛异乎寻常地加倍拉丝结网。他立即命令停止撤退,原地待命。因为只有在晴朗严寒的天气里,蜘蛛才会有此举动。果然,不久气温骤然下降,荷兰人水淹道路的苦心,也随之“冻结”了,到底没有阻住法军的进攻。
还有些昆虫能做出长期的天气预报。譬如,在秋天时,蚂蚁把窝筑得越高,该年冬天就越冷。
在自然界中,大约有400种植物可当作“晴雨表”使用,加上鸟类、鱼类、昆虫,在地球上总共有几千种“生物气象员”可供人类利用。