“今夜阴转阵雨，明天白天阵雨或雷雨……”在收到此类天气预报时，你是否会好奇：为何气象预报工作人员能够知晓未来的天气状况？当你制订一个月后的旅行计划时，却发现未来某一个时间段的天气预报结果一直在变化。这时你是否会感到有一丝疑惑？带着这些好奇和疑惑，我们一起来探索天气预报的奥秘吧！

古人是如何预报天气的

在古代，我国劳动人民通过气象谚语来预报天气。气象谚语是人们在长期生产生活的实践中总结出来的预测未来天气变化的经验性俗语，在民间流传广泛且久远。气象谚语可以便捷地帮助人们估测常见的天气和气候趋势，安排好生产生活。例如，“清明阴雨加堤岸，谷雨西风没小桥”“天上鱼鳞斑，晒谷不用翻”等，许多谚语富有文学色彩和哲学思想，但多数气象谚语是人们观察当地天气状况的经验总结，仅适用于局地小范围。

许多年前，传统天气图的诞生，催生了新的天气预报方式。当时的天气预报将全球各个站点的气象数据，即过去的天气观测数据，通过电报的方式汇总填图，根据“外推法”来预报天气。例如根据之前的雨区移动速度和降雨强度，估算雨区今天会移动到哪里。但天气系统受诸多因素影响，一张天气图包含的信息有限，对于预报员做判断的支撑能力也有限。而且，天气系统本身就存在随机性，未来的运动方式未必按照之前的运动速度和方式继续，因此这种“外推法”预报方式存在诸多变数，且不太适用天气多变的夏季预报。“外推法”也是建立在科学分析的基础上的，但在很大程度上依赖预报员的个人经验和主观判断。

在我国发展气象谚语和卦象推演的同时，一些欧洲科学家基于基础物理学，发展出了表达大气运动特性的物理学方程，揭示了一些大气运动规律。他们逐渐建立了以牛顿万有引力为基础的天体力学方法：先根据天体的相互位置测算出万有引力，这样就能计算天体运动加速度；再根据观测得到的天体当前位置及移动速度，就可以算出未来任意时刻新的天体位置和天体在新位置上的移动速度；这样一步步推算下去，就能计算出天体运动的空间轨迹。由此，人们设想用类似计算天体运动轨迹的方法，计算一个个空气质点的运动轨迹，由这些质点轨迹确定未来时刻的大气状态，从而预测出未来的“天气”。

我们所居住的地球，表层空间被一层厚度达十几到二十几千米的大气层所环绕，我们所看到的、感受到的雨雪风霜、阴晴冷暖的“天气”，就发生在这十几到二十几千米厚的大氣层里。