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在一年中最繁忙的旅行週末之一，美國東北部遭受了強大的低壓系統襲擊，該系統為從新澤西州北部到緬因州的廣大地區帶來了暴風雪和白化天氣。 儘管冬季風暴已經預報，但很少有人為聖誕節後風暴的強度做好準備，這場風暴包括某些地區被稱為雷暴雪的現象，導致鐵路關閉，並使該地區各地的數千人滯留在機場。
這場風暴起源於太平洋，將一個低壓系統送入西南部，該系統橫掃南部各州，然後與一個“從美國中西部向南移動的系統”結合，從而在南部地區產生降雪，並在東海岸引發了特大暴風雪，據天氣頻道網站報道。
至少可以追溯到古代巴比倫人，人們就對天氣預報著迷，他們試圖利用雲層和其他大氣條件來預測短期天氣變化。 近幾十年來，計算機透過使氣象學家能夠將從陸地、海洋和空中感測器收集的大量資料輸入到複雜的演算法中，從而幫助生成預測模型，從而使這項工作變得容易得多。 然而，大氣中總會存在不可預測的因素，即使是最先進的天氣預報技術也無法完全克服。
為了更多地瞭解氣象學家如何使用預測模型來領先於大自然，以及這項技術的侷限性，《大眾科學》採訪了位於新澤西州哈克特斯敦的天氣預報諮詢公司 Weather Works LLC 的首席氣象學家兼氣象服務和計算機程式設計主管 托馬斯·埃爾斯。
[以下是採訪的編輯稿。]
氣象學家在嘗試預測風暴時可以使用哪些工具？
我們使用不同的計算機預報模型，這些模型將初始條件（包括來自美國各地和世界各地，從地面一直到急流的溫度、溼度、風速和風向）輸入到不同的方程中。 這些模型在國家氣象局的超級計算機上執行。 一些短期預報模型每小時執行一次，而其他模型則每六小時或每天兩次執行。 但模型的優劣取決於我們能夠輸入其中的資料。 計算機模型的一個大問題是，當您無法從特定區域收集準確的資料時。 有時，風暴會經過感測器較少的區域，每個讀數之間可能有 50 到 100 英里的距離。 因此，模型可能沒有地圖上特定地點的任何資料，而必須使用插值資料。
這些模型中使用的資料來自哪裡？
我們從地面站、衛星和無線電探空儀獲得觀測資料，無線電探空儀是國家氣象局預報辦公室每天發射兩次以測量溫度、壓力、溼度、風向和風速的氣球。 衛星正變得非常重要，因為它們可以進行遙感，獲取和報告大氣測量資料。 其他資料來自商業飛機、海上船舶和海洋浮標。 因此，我們正在從地面一直到 30,000 或 40,000 英尺的高度獲取資料。
哪些技術進步將對改進天氣預報產生最大影響？
基本技術已經到位。 預報的主要進步來自更強大的計算機和更快的軟體，它們可以處理來自更多來源的更多資料。
是什麼使東北部聖誕週末的暴風雪難以準確預測？
像這樣的所有沿海風暴都非常棘手，因為您必須進行非常短期的預報，稱為臨近預報，因為它們正在發展。 您這樣做是因為您試圖提前幾天預測尚未形成的事物。 解釋風暴從海上向陸地移動的行為的最佳方法是使用混沌理論，其中氣團的任何微小變化（例如其方向、速度或溫度）都可能使整個大氣層失去平衡。 最終襲擊東北部的天氣始於太平洋發展，那裡沒有太多感測器資料。 只有當擾動向內陸移動時，計算機模型才開始注意到它。 根據他們執行計算機模型的時間，一些氣象學家預測會發生大型沿海風暴，而另一些人則將天氣擾動帶回大海。 這種情況一直來回波動，直到大約星期五下午。
在經歷瞭如此多雪的開局之後，美國東北部的人們對這個冬季有什麼期望？
短期來看，隨著我們進入新年週末和下週初，當前的寒流將變得更加溫和。 但隨後將在下週晚些時候迅速迎來另一股寒流。 從長遠來看，今年冬天我們將看到更多冬季混合天氣事件（雨、凍雨和雨夾雪），而不是這些大型暴風雪。 正在進行的拉尼娜現象（即中東太平洋和東太平洋赤道海域的海面溫度低於正常水平）有利於這些型別的條件。