氣象預報如何從無到有？氣象署公開現代天氣預報系統背後流程

天氣和人心一樣難測，上秒晴朗，下秒烏雲密布，今日和昨日天氣也常常大相逕庭，養成收看天氣預報的習慣，或許就能少淋一場雨。那麼「預報天氣」這件事如何產生？中央氣象署發表了一篇貼文詳細介紹，簡單來說，天氣預報是「各種儀器觀測數據＋電腦模型＋預報員」三方合作最終成果。

氣象署解釋，1980 年代以前，氣象預報幾乎完全依賴預報員多年累積經驗進行播報，直到 1960～1980 年代高速電腦發展，科學家根據大氣運動遵循的各種數學、物理方程式嘗試建立電腦氣象模型，將世界各地數以百萬計觀測資料丟入模型，利用超級電腦進行大量高速運算，才開始擺脫人為判斷，以電腦模擬天氣系統未來變化，即所謂「數值天氣預報」。

台灣中央氣象署在 1980 年代建立完整的數值天氣預報系統。

也就是說，現代天氣預報產製是以數值天氣預報為基礎，伴隨觀測儀器、超級電腦模型、預報員多方參與，最終轉譯成人容易理解的「資訊」並加以「展示」，才變成我們看到的天氣預報。

現代天氣預報「從無到有」大致分成 5 個流程：① 觀測資料收集 → ② 電腦模型運算 → ③ 加工處理、偏差校正 → ④ 人為解讀、修正 → ⑤ 展示。

第一步：觀測資料收集

電腦模型想預報「未來」某時間點天氣，必須先有「現在」完整的大氣狀態，因此需收集來自世界各地觀測資料，而大氣連續分布於整個地球，沒有國界之分，地球所有地方大氣都相互牽動，因此要掌握完整大氣狀態，需以立體、三維方式從地表到高空進行觀測，並盡可能涵蓋地球每個角落。

天氣資料主要來源即各國氣象機構在地面、海上、高空、太空部署的各種觀測儀器，包括地面觀測站、氣象衛星、氣象雷達、海上浮標、探空氣球等，世界氣象組織（WMO）會統一這些數據採集時間並訂定標準，各國共享這些資料，並在需要的時間點將資料放入電腦模型。

第二步：投入電腦模型運算

在電腦模型中，會將放進模型的一手觀測資料作為「初始值」，依照模型「方程式」、「物理定律」進行大量、複雜運算，求出未來一段時間的大氣狀態，這些物理定律的方程組非常複雜，只有超級電腦能負擔如此龐大計算量。

然而，電腦模型和人一樣存在不同意見，可能在運算過程出現分歧模擬結果，這也是為何不同國家開發的電腦模型，預測之颱風路徑往往不太一樣。為了更接近真實天氣動向，下一步就是對模型結果進行判讀，修正偏差。

第三步：電腦加工處理、偏差校正

模型不可能完全正確模擬真實世界，意即電腦模型算出的原始結果帶有模型自身偏差，加上盆地、山區等不易被電腦模型解析的區域也可能出現地理特性偏差，舉例來說，一般狀況下海拔高度越高、氣溫越低，但若電腦模型的山區地形受限解析度，模擬出的山頂高度比實際山頂高度低，預報出來的氣溫就可能長期比實際溫度高，因此需經統計方法校正，或參考其他模型結果進行微調。