关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。 通过购买订阅，您将帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
在一年中最繁忙的旅行周末之一，美国东北部遭受了强大的低压系统袭击，该系统为从新泽西州北部到缅因州的广大地区带来了暴风雪和白化天气。 尽管冬季风暴已经预报，但很少有人为圣诞节后风暴的强度做好准备，这场风暴包括某些地区被称为雷暴雪的现象，导致铁路关闭，并使该地区各地的数千人滞留在机场。
这场风暴起源于太平洋，将一个低压系统送入西南部，该系统横扫南部各州，然后与一个“从美国中西部向南移动的系统”结合，从而在南部地区产生降雪，并在东海岸引发了特大暴风雪，据天气频道网站报道。
至少可以追溯到古代巴比伦人，人们就对天气预报着迷，他们试图利用云层和其他大气条件来预测短期天气变化。 近几十年来，计算机通过使气象学家能够将从陆地、海洋和空中传感器收集的大量数据输入到复杂的算法中，从而帮助生成预测模型，从而使这项工作变得容易得多。 然而，大气中总会存在不可预测的因素，即使是最先进的天气预报技术也无法完全克服。
为了更多地了解气象学家如何使用预测模型来领先于大自然，以及这项技术的局限性，《大众科学》采访了位于新泽西州哈克特斯敦的天气预报咨询公司 Weather Works LLC 的首席气象学家兼气象服务和计算机编程主管 托马斯·埃尔斯。
[以下是采访的编辑稿。]
气象学家在尝试预测风暴时可以使用哪些工具？
我们使用不同的计算机预报模型，这些模型将初始条件（包括来自美国各地和世界各地，从地面一直到急流的温度、湿度、风速和风向）输入到不同的方程中。 这些模型在国家气象局的超级计算机上运行。 一些短期预报模型每小时运行一次，而其他模型则每六小时或每天两次运行。 但模型的优劣取决于我们能够输入其中的数据。 计算机模型的一个大问题是，当您无法从特定区域收集准确的数据时。 有时，风暴会经过传感器较少的区域，每个读数之间可能有 50 到 100 英里的距离。 因此，模型可能没有地图上特定地点的任何数据，而必须使用插值数据。
这些模型中使用的数据来自哪里？
我们从地面站、卫星和无线电探空仪获得观测数据，无线电探空仪是国家气象局预报办公室每天发射两次以测量温度、压力、湿度、风向和风速的气球。 卫星正变得非常重要，因为它们可以进行遥感，获取和报告大气测量数据。 其他数据来自商业飞机、海上船舶和海洋浮标。 因此，我们正在从地面一直到 30,000 或 40,000 英尺的高度获取数据。
哪些技术进步将对改进天气预报产生最大影响？
基本技术已经到位。 预报的主要进步来自更强大的计算机和更快的软件，它们可以处理来自更多来源的更多数据。
是什么使东北部圣诞周末的暴风雪难以准确预测？
像这样的所有沿海风暴都非常棘手，因为您必须进行非常短期的预报，称为临近预报，因为它们正在发展。 您这样做是因为您试图提前几天预测尚未形成的事物。 解释风暴从海上向陆地移动的行为的最佳方法是使用混沌理论，其中气团的任何微小变化（例如其方向、速度或温度）都可能使整个大气层失去平衡。 最终袭击东北部的天气始于太平洋发展，那里没有太多传感器数据。 只有当扰动向内陆移动时，计算机模型才开始注意到它。 根据他们运行计算机模型的时间，一些气象学家预测会发生大型沿海风暴，而另一些人则将天气扰动带回大海。 这种情况一直来回波动，直到大约星期五下午。
在经历了如此多雪的开局之后，美国东北部的人们对这个冬季有什么期望？
短期来看，随着我们进入新年周末和下周初，当前的寒流将变得更加温和。 但随后将在下周晚些时候迅速迎来另一股寒流。 从长远来看，今年冬天我们将看到更多冬季混合天气事件（雨、冻雨和雨夹雪），而不是这些大型暴风雪。 正在进行的拉尼娜现象（即中东太平洋和东太平洋赤道海域的海面温度低于正常水平）有利于这些类型的条件。