如果说把天气预报与数学、物理联系在一起，恐怕一般人都很难想到，而事实上，我们目前的天气预报，就是用数学物理模式对大气状况进行分析，用高速计算机求解而得到的。这样方法叫数值天气预报，亦称“天气预报的流体力学方法”。它是目前全世界都在用的一种天气预报方法尤其对3~7天内的预报，比较准确。它是根据描述大气运动规律的流动力学和热力学原理，构成闭合方程组，也就是大气的数值模型，只要知道某个时刻大气的初始状态，就可通过数学方法求解，计算出来某个时间大气的状态，亦就是通常所说的天气形势及有关的气象要素如温度、风、降水等。

 

 

千百年来，人们在生活实践中积累了丰富的看天经验，从云、光象、物象中寻找未来天气发展的趋势。

 

 

自从十五世纪初，特别是十七世纪后，多种探测手段相继问世，尤其是靠空探测技术的发展，人们可以定量的探测大气三度空间状况，并可将各地的气象资料迅速地集中起来，并将同一时刻全球各地的气象观测填在一张纸上，这就是人们常说的天气图。天气图的出现，比单凭眼观风云现象预测天气要进步得多，它主要是靠人们对大气现象的认识和长期积累的经验来推未来的天气，这种方法直到今天，仍不失为一种预报手段，但其准确率及便捷程度不够高。

 

 

为了天气预报准确，人们希望把天气的变化规律摸索、总结出来，用一种客观定量的办法进行预报。人们设想用象计算天体的运动轨迹那样，预先把未来的“天气”较精确地计算出来，这就是数值天气预报的基本思想，是20世纪初，挪威学者皮叶克尼斯提出来的。

 

 

我们所居住的地球，表面上空被一厚度十几公里到二十多公里的大气层所环绕。我们每天所看见到的所感受到的阴晴雨霜，冷暖风雪“天气”就发生在这十几到二十几公里厚的大气层里。大气环绕着地球每天都在运动变化，它遵循牛顿运动定理、质量守恒定理、大气状态方程、热力学定理、水汽守衡定理。数值天气预报，就是将描述大气的流体动力学、热力学规律学成数学方程组、根据某一时刻观测到的大气状态，用数学方法求解，得到未来某一个时间的大气状态，这就是天气预报。

 

 

而要把这众多的数学方程组合求解出来，是十分费事的事情。

 

 

英国数学家里查逊写了一本《用数学电计算的方法做天气预报》一书，为了求得准确的数据，里查逊还在1916年~1918年组织了大量人力进行了第一次数值预报尝试。他的这一次预报计算是许多人用手摇计算机进行了12个 月才完成的。要得到未来24小时的预报，如果一个人日夜不停地进行计算，需要算64000天，也就是175年。也就是说要跟上变化多端的天气，要有一个64000人一块工作的计算工厂，才能把24小时的天气预报计算出来，实际上就是计算要与天气赛跑。这次实验虽然失败了，但他给了人们有意义的启示。

 

 

在里查逊这一实验后的20年，世界上第一台取名为“狂人”的电子计算机问世。计算机的问世。使数值天气预报得到实施。1950年，美国科学家第一次成功地做出了500百帕的天气形势的36小时预报。

 

 

从那以后，一些国家相继将先进的天气预报——数值预报引入到实际业务中。