天气

地球科学

tiān qì

天气是大气在某一特定地点和时间的状态,用气温、湿度、降水、风、云量和气压来描述。

Definition

天气是大气在某一特定地点和时间正在发生的状态,用气温、气压、湿度、风、云量和降水来描述,其驱动力来自太阳对地表不均匀的加热,这种不均匀加热造成了气压差异、风以及移动的气团。在中纬度地区,大部分多变的天气来自气团相遇形成的锋面,而在更大的尺度上,这一切由斜压不稳定性所组织,它将赤道和两极之间的温差转化为由急流引导的气旋和反气旋。数值天气预报利用卫星、探空气球和地面台站的数据,在全球网格上求解控制流体运动和热力学的方程组,但由于大气是一个混沌系统,初始条件中的微小误差会不断放大,导致预报在大约两周之后失去参考价值。

Example

一则预报称夏洛特将达到 $85$ 华氏度、晴朗,傍晚会有雷暴,这就是一份天气预报;而一道冷锋穿过皮埃蒙特地区时,通常会带来一线雷暴,随后天空转晴、气温下降,风向也转为西北风。一道深入美国东南部的 $500$ 百帕槽,再加上墨西哥湾水汽和地面低压系统,正是造成北卡罗来纳州冷季强对流天气的典型配置,而多普勒雷达能够在龙卷风着地前的几分钟就探测到其正在形成。

Key Insight

天气是你今天遇到的状况,气候则是你在许多年间所预期的状况,因此天气就像是心情,气候则像是性格。天气预报之所以只能大约提前十天,并不是因为计算机运算太慢,而是因为大气本身是一台热机,不断将能量从温暖的热带输送到寒冷的两极,而每一场风暴、每一道锋面、每一条急流都是这一输送过程的一部分,其对初始条件的混沌敏感性,为人们能够提前多久预测天气设定了一道无法逾越的上限。