天气预报能够预测未来几天的天气情况。早期的预报方法基于经验和理论，存在一定的不确定性和较大误差。然而，随着科技进步，短期预报的准确性得到了显著提升。例如，多普勒雷达能够探测到几百公里范围内的云层情况，揭示雷雨云的结构、水滴和雨滴位置以及云的运动方向。卫星云图也为我们提供了前所未有的信息。目前，三天的天气预报已经相当精确，人们已经习惯于每日查看天气预报，并据此安排活动。对于一些关键活动，甚至需要气象部门提供定时、定量、定点的精确预报。
气候预报则关注中长期时间尺度，例如预测三月份的天气如何影响四月份的天气。虽然无法预测四月份每天的天气，但可以预测整个月的气温和降雨量。这种跨越季节的预报对于决策和民众生活安全至关重要，需要气象学家做出准确、科学的预测。
随着计算技术的发展，气象学与数学的联系日益紧密。数值天气预报是一种创新的科学方法，基于对大气变化物理过程的研究，通过高性能计算机求解大气运动方程组，从而预测天气变化。然而，由于天气受众多因素影响，预报模型具有很高的自由度。为了提高预报精度，需要建立密集的观测网络，包括大气观测站、气象雷达、气象卫星和其他遥感观测设备。这些设备收集的数据既用作预报的初始场，也用于验证预报结果的准确性。地球表面的各种特性，如海洋、陆地、森林、草原、沼泽和冰雪等，都会影响预报模型中的参数。
位于亚洲东部、地形复杂的我国，气象灾害频发，提高对灾害性天气的预报能力是关乎国计民生的大事，也是数值预报的优势所在。我国已经成为世界上少数能够进行中期数值天气预报的国家之一。
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