天气预报到底准不准?60%的降雨概率是不是靠猜?

牛牛:世界气象日了,这个节日到底是干嘛的?

冰海:一般是呼吁大家关注气候带来的影响,比如生态、粮产、航空、健康和能源都是历年主题。

牛牛:那些命题都太大,我只关心明天天气怎么样,你说这天气预报怎么总是不准?

冰海:事实上,天气预报在大部分情况下是准的,只是它偶尔不准的时候,你会印象深刻。但面对那些准确的预报,你往往觉得理所当然,也没给你带来什么损失,自然就不记得了。

牛牛:我小时候都是告诉我明天天气怎么样,就是晴啊,雨啊的,现在还有个降雨概率,这种是碰运气吗?如果我看到明天降雨概率60%,那么明天下雨了,当然没问题。如果明天没下雨,我也不能说它错啊。这种简直就是和算命里的“父在母先亡”差不多。

冰海:什么叫“父在母先亡”?怪吓人的。

牛牛:就是人家算命的和你说一句“我算出你父在母先亡”,这句话永远不会错啊。

冰海:就是说“父亲在母亲前亡故?”那如果现实情况是母亲先亡故呢?

牛牛:那他会解释说“父在母先亡的意思是,父亲在堂,母亲先亡了”

冰海:那如果我父亲和母亲都健在呢?

牛牛:那他会说“现在是都健康,我算的是将来”,总之这种双关,不论出现什么结果,都不能算他错。

冰海:真是天才,古人的智慧啊。

牛牛:说正经的,这降雨概率不也是这样吗?横竖都不算错,天气预报算科学吗?

冰海:你可能有一个误解,认为降雨概率60%是故意为自己留口子,横竖都不算错。其实天气预报有一个复杂的数值计算方法。早在上世纪20年代,人们就利用手摇计算机,摇了近一年,得到了未来24小时的天气预报。[1]

牛牛:等等,这不是开玩笑吗?都过去一年了,你预报364天前的天气还有啥意义?这也算“预报”?

冰海:你别急啊。上世纪60年代伴随着电子计算机的发明和算力的提高,数值天气预报有效预报时效每10年增加1天,就在20世纪末差不多成为了气象预报的主要依据。你发现没有,从你小时候就有的天气预报计算,其实是在20世纪末也就是差不多2000年才真正成熟的。而现在我们依然在用最强的超级计算机去计算天气预报。科学的进步是看得见的。

牛牛:我要质疑!我怎么知道它有没有进步?60%的降雨概率预报我怎么确认是对的呢?

冰海:很简单,如果你把全年所有报60%降雨概率的预报和最后的真实结果做对比就会发现,真的是近似60%的实际情况下雨,而另外40%并没有下雨。

牛牛:好,那我就当60%是可以验证的。但这算科学吗?这不还是概率吗?

冰海:我们要认识到,一种确定性的概率,也是科学。例如,投硬币的理论概率为50%正面。你投得越多,就越近似于这个值。

牛牛:这我理解啊。

冰海:那么进一步说,如果你面前有一枚少量弯曲的硬币,虽然我们无法准确预测它下一次会是正面还是反面,但是通过计算或者大量实践,我们都可以相对准确地判断出,这枚硬币投出去的结果可能是60%正面。而你投得越多,就越近似于60%,所以这个60%的值就是一个确定的结果。用这样的概率去理解因果关系,同样是科学的。

牛牛:哦,好像有点听懂了。

冰海:再进一步说,如果有十枚不同程度弯曲的硬币,我们同样可以通过计算发现它们各自的“正面率”,而如果我只给到你一个“正面率”,你也可以通过实验反推出这个正面率属于哪一枚硬币。所以这类因果关系是确定的,可以被证实,也可以被证伪,只不过谁也无法保证你下一次投的那枚个例到底是正面还是反面。

牛牛:也就是说,即便天气预报发展到今天,我们也无法完全保证明天一定是下雨还是不下,对不对?

冰海:目前来说是这样。因为关于天气预报的科学计算的确非常 “年轻”,但你也别以为它就没有发展了。中国气象局在2020年召开的一场新闻发布会上曾表示:“我国天气预报的晴雨预报准确率达到88%,2004年准确率接近80%。”[2]而全国24小时晴雨预报准确率已达87%,暴雨预警准确率达到88%,强对流预警时间提前至38分钟,可提前3至4天对台风路径作出较为准确的预报。[3]

牛牛:原来是这样啊,可见我国的天气预报人默默无闻,却一直在拼命努力。

冰海:对,我们千万不要觉得自己以前的认知就永远正确。其实随着科学和技术的发展,很多时候一个行业十几年就有着天翻地覆的变化,随时保持对知识的更新,而不要固化自己的认知,这才是科学的态度。

牛牛:所以下次出门时万一再发现天气预报不准的话,是不是就不能吐槽了?

冰海:也不是啦,只是多一些理解而已。我们要知道,科学家们已经很努力了,而且还会不断进步的。能带伞的带伞,理解万岁,哈哈。

[1] http://www.cma.gov.cn/kppd/kppdsytj/201606/t20160602_312941.html

[2] http://www.yutainews.com/hb/2020/0717/14273.html

[3] http://www.chinanews.com/gn/2019/12-24/9041457.shtml

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