有什么可以预报天气?

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现在还没有那么智能,能预测10分钟后阴雨天。但是可以用大数据结合机器学习的方法做短期(几天)的降水概率预估。 图1是利用美国NOAA提供的大气数据,用Python做的逐小时降水概率预测。左上角是今天(2017年9月15日)早8点的状态,整个西太平洋有一带低压系统正在发展,其中台湾岛和日本本州岛之间有一个热带低压,它未来的发展很可能成为今年的第14号台风“剑鱼”;图中灰色区域是我定义的有效样本范围,由于数据集的时间间隔是小时级所以一些细小的结构在图中显示不出来——比如菲律宾附近的小低压,后来发展成今年第十号台风“海神”;图中红色虚线是当时我认为的可能性最大的路径。

下午再来看这个系统的进展(图2),此时已经基本确定了未来台风的路径——经台湾海峡向浙江沿海靠近并将于夜间登陆;同时我重新拟合了预测模型,提高了对台风来袭时刻降水强度的估计。

第二天早晨起来看这个系统(图3),它已经加强为今年第14号台风"剑鱼",并且已经开始影响我国浙江沿海,我给了这个系统一个相对更准确的名称——“海葵”。

以上只是通过历史大气数据集来做机器学习预测的一个简单例子。现在国内已经有公司做了这样的商业预测服务,如北京阳阳气象科技有限公司开发的“阳阳气象大数据云平台”(http://www.yyweather.cn)就可以提供这样的服务。

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实际上,天空中许多自然现象都可以成为人们识别天气变化的向导。比如我们经常说的“乌云密布”“月晕而风”“朝霞不出门,晚霞行千里”等等,都是人们对这些自然现象的总结。在所有能够反映天气变化的自然现象中,云的变化是最为常见的。其实,在广大农村,对于如何用“看云”这种最原始的方法来识别天气变化,农民总结了一句口诀:“早晨灰云悬,雨洒半坡田(早上如果你看见天空中有很多灰蒙蒙的云悬在空中,那么就会下小雨或阵雨)”“有雨山戴帽,无雨云拦腰(如果乌云已经罩住了山顶,那就表示将要下雨。如果云朵只包住山峰的一圈,形状像系了一根腰带似的,那么预示着近期不会下雨)”“黄云上下绞,大风隔日到”……

在现代科技如此发达的今天,人们当然已经不再只能够依靠这些最基础的方法来识别天气了。目前,全球共有2000多个气象卫星、2万多个气象雷达、1万多个气象站、1万多个水文站,以及大量气象船、航空器采集着气象信息。它们每时每刻都向气象部门传送着第一手的气象监测结果。然后,我们前面说到的那些超级计算机再把这些原始气象数据吃进去,经过庞杂的演算和运算,再以天气预报的结果吐出来。

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