有没有觉得天气预报并不准确，比如，明明预报明天有雨，第二天却艳阳高照。尽管气象科学技术在进步，超级计算机甚至AI介入气象预测，但研究人员和科学家仍然难以正确预测天气。
天气状况是在一定时间内以天气变量表示的大气状态，这些变量包括云量、降雨量和风等等，而天气预报是对未来天气状况的科学估计。
在预测天气时，气象学家必须了解一定范围内现有的天气状况，然后才能做出相应的预测。要预测天气情况，需要知道它现在是什么，气象学家称之为当前条件，这是气象学最艰巨的任务之一。预测的准确性在很大程度上取决于气象学家对一定范围内地区的主要天气状况的了解。气象预测决策基于各种预测工具，基本工具是气象图。气象图描绘了大气不同层级的气压、风、温、湿度的分布格局。
天气预报一般有5个步骤：数据观测、数据收集和传输、数据绘制、天气图，卫星和雷达图像等数据的分析、最终形成天气预报。
陆基气象站和自动气象站使用标准气象仪器，比如如气压计、风向标、风速计、温度计、干湿计去观测大气压力、风向和风速、空气温度、湿度、云、降水和能见度或湿度计和雨量。此外，沿海气象站、气象船和海洋数据浮标通过观测波浪的高度和周期来观察海况。气象雷达也用于观察雷达范围内的云覆盖。地球静止轨道和极地轨道气象卫星拍摄大气的云图像，这些卫星每天定时，连续拍摄地球云层的图像。一些国家还使用无线电探空仪在大气中的选定水平上观察压力、温度、露点温度、风向和速度，这些无线电探空仪通过跟踪连接到发射器记录这些数据。经纬仪也用于在选定的水平上观察风向和风速。除此之外，商业飞机也会在指定时间观察其航线上的天气。
这些数据通过气象观测站传回中央预报站，气象学家对其进行解码，并将每组观测值以符号或数字绘制在相应区域的气象图上。在陆地和海洋上进行的观测被绘制在地表或平均海平面图上。无线电探空仪、经纬仪、飞机和卫星观测数据都绘制在高空图上。
大量的天气数据被输入到计算机中，计算机按照程序对它们进行分析，并对物理方程进行时间积分，这称为数值天气预报。
分析阶段，气象学家将分析天气图、卫星和雷达图像等数据。目前的天气图分析有等压分析，它可以定位和描绘高低压区、热带气旋、冷暖锋、热带辐合带等天气系统的活动中心。使用流线分析对绘制在该天气图上的数据进行分析，通过这种分析，气象学家可以划分出反气旋（高压区）和气旋（低压区）。手动分析计算机绘制的天气图，以便定位气旋和反气旋、低谷等天气系统。分析剖面图、降雨量和24小时压力变化图上的绘制数据，以确定风波的运动、降雨量分布和大气压力的行为。
在完成对所有可用气象信息和数据的分析之后，接下来就是形成天气预报。首先是在数据允许的情况下，尽可能准确地确定不同天气系统的位置，以及特定区域的现有天气。通过简单测量过去12或24小时内的气象运动，然后将这种运动推断或延伸到未来，从而得出未来的天气情况判断。
气象预报是一个非常复杂的过程，它相当于是用诸多不同的变量去创建一个未来的预测，如果其中任何一个变量发生了变化，哪怕只是最微小的幅度变化，都可能大大改变最终的天气情况。这和蝴蝶效应非常类似，一只蝴蝶拍打它的翅膀可以引起一系列的事件，在世界的另一端创造出一个龙卷风。气象预报也如此，两三度的温度变化就意味着未来究竟是晴天，下雨或下雪的区别。而且，这还没有考虑到相对湿度、云层、地形等因素。降雨预报也是如此，假设一个锋面边界最终没有像预报员预测的那样延伸20公里，单就就天气预报而言，这并不是一个很大的区域，但是，这种差异可能意味着，一个本应降雨的地区最终可能不下雨。这意味着，天气可能是极其局部的，尤其在春季和夏季，当热量和湿度可能导致阵雨和雷暴忽然出现时，可能很难预测哪些地区会下雨。
气象产生的最初因素很简单，不过是空气和太阳，但之后发生的事情就变得相当复杂了。一些太阳的能量被云层反射，一些则加热陆地和海洋。在热带地区，变暖的空气密度降低，它们会上升并朝向极地运动。在它冷却的过程中，空气携带的水分凝结成云，并以降水的形式落下。地球的自转导致气流在北半球向右偏转，在南半球向左偏转。山脉、洋流和以每小时公里速度运动的高空气流在全球各地塑造了广泛的环流模式，加上温度、湿度和压力的局部变化，这些力量以如此多的方式结合在一起，服从如此多的变量，最终结果导致我们亲身感受到的实际天气与天气预报存在差异，有时甚至是云泥之别。
作为当前气象预测的主要支柱的计算机模型需要更多，更实时的数据，每小时甚至是每分钟更新更新一次，这在现实世界中是无法实现的。有时，卫星无法穿透厚厚的云层，也无法详细绘制风图。气象站、气球、飞机和船只在各个地方的分布并不均匀，而且在许多偏远地区的气象数据很少。
而气象预测的计算机模型本身，它不是由空气和水蒸气构建的，而是由数据和方程形成的。这些方程描述了控制天气的关键过程，例如气流、蒸发、地球自转以及水冷凝或结冰时释放的热量等。当气象学家插入有关大气条件的数据，然后运行方程时，该模型会预测大气将如何演变。它让气象预报员问计算机：如果这就是大气现在的状况，那么未来后它会怎样？这样的预测需要耗费巨大的计算资源，随着时间的增加，天气预报的精度在不断下降。
目前，可以说天气预报仍然是一门不精确的科学，这种不精确一方面是由于大气浩瀚而复杂的混沌性质产生，另外一方面也是人类的技术条件尚无法实时，精确的监测它的状态造成的。也许有一天，随着更先进技术和设备的出现，人类可以实现精确的天气预报，但相信我们距离这一天还有很长的路要走。
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