台灣颱風論壇｜氣象局有預知能力？天氣現象究竟如何「預測」

面對未知的未來，人們總是感到徬徨而無助，然而氣象卻是我們少數可以藉由數學與物理的運算進而推得未來演變的少數例外之一。人類漫長數萬年的歷史當中，氣象這門科學可說是近百年才逐漸興起並蓬勃發展的一門新興科學領域。在台灣，有些人總是認為氣象預報是理所當然且不可以有差錯的差事，也有一些人認為這是個看圖說故事的差事，但事情往往不是那麼簡單。究竟我們需要哪些資料才能做出一份天氣預報呢？究竟天氣預報是如何製作出來的呢？就讓我們一一說分明！

要製作出一份天氣預報，首先最重要的當然就是氣象觀測的資料，例如溫度、濕度、風速、氣壓、降雨量等等，也因此近年來，為了讓台灣有更精確的觀測資料，氣象局在各個鄉鎮廣設觀測站，甚至前往深山林內設站，就是為了有更密集更精確的氣象觀測資訊，讓天氣預報可以做得更準更精細。

然而光是密集的地面觀測資訊，無法完整提供天氣預報所需的元素。大氣是一個三維的立體結構，不同高度的大氣層具有不同物理特性，高層與低層之間的大氣彼此之間也會互相影響，而產生不同的天氣系統，因此高空的觀測也是相當重要的。於是世界氣象組織約束各國氣象單位統一在國際標準時00時（台灣時間早上八點）及12時（台灣時間下午八點）之前，高空觀測站必須施放探空氣球到達平流層，透過同一時間在世界各地觀測大氣垂直方向上的溫度、濕度、風速、氣壓等等資訊，使得氣象預報更加精準。

然而許多荒無人煙的地區，甚至是海面上的觀測資料相當不齊全，例如許多颱風生成在遙遠的海面上，當颱風逐漸靠近陸地時，人們才意識到危險靠近，此時陸地上的觀測便顯得有點緩不濟急。因此人們近年來大量使用氣象衛星，以及氣象雷達，藉由遙測所得到的資訊，間接推算大氣水平以及垂直方向的氣象資訊，將無人觀測的領域補足，不僅使得人們更加安全，也讓天氣的預報有更精細且齊全的資料可以使用。

氣象科學近年來的蓬勃發展之下，許多大氣運動的物理方程式也漸為人們所知曉，同時藉由數學、物理的觀念推導，許多天氣現象的演變也不再那麼撲朔迷離。因此，當我們把觀測到的氣象資訊帶入我們已知的物理方程式並藉由電腦的高速運算，便能得出未來的天氣預報。

然而許多方程式，無法得出精確的解答，只能得出近似值，同時氣象觀測也並非零誤差，電腦的運算也是有其計算極限，因此隨著預報時間的加長，預報的誤差也會逐漸放大。雖然目前我們對於許多大氣現象的認知與預報能力仍有進步空間，但隨著更多大氣現象背後的物理因素被科學家解答，電腦運算系統的革新，我們生活所仰賴氣象預報也會變得更加精準可靠！