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天氣預報是怎麼推算出來的

生活 更新时间:2024-11-26 23:17:02

作者:張弘

“天有不測風雲,人有旦夕禍福。”在科技不發達的時代,氣象确實頻繁困擾人類。《三國演義》的火燒赤壁,最關鍵之處是諸葛亮“借”來了東風;草船借箭,是諸葛亮料定有大霧,因此算計了曹操。随着人們對于自然的觀察與研究,風雲雷電雪霧等天氣均可預測。今人習見的天氣預報,伴随着所有人的生活。天氣預報走過了怎樣的曆程?人類為之付出了多少的努力?《天氣預報》一書揭示了氣象學的誕生與發展。

天氣預報是怎麼推算出來的(天氣預報是怎樣産生的)1

《天氣預報》 (英)彼得·穆爾 廣西師範大學出版社

今天的人們已經難以想象,沒有天氣預報會出現怎樣的後果。1703年11月24日下午的英國風和日麗,英國有史以來最劇烈的一場大風暴急速湧向西海岸,大風吹掉了教堂屋頂的鉛制窗框,風車旋轉太快以緻燃燒,哈爾威治港的船隻被吹得橫跨英國北部海域,漂流到瑞典。另有大量船隻被吹上了古德溫暗沙,約2000多艘船被海浪吞沒。事後預計,幾個小時之内,大約有1萬人在這場風暴中遇難。

解讀天氣現象及協調反應困難重重,它不僅體現在科學技術的要求和長期經驗的積累上,也體現在對1800年至1870年間人力、物力的考驗。一批英國航海家、畫家、化學家、發明家、天文學家、水道測量專家、商人、數學家和冒險家加入了這一事業。他們創立基礎理論,發明實驗儀器,建立觀測網,并說服政府保護民衆。

1804年6月,弗朗西斯·蒲福參與了光電報的聯絡線施工及通信試驗,因為費用高、傳輸成功率不理想等原因,蒲福作為首席電報員的職位被撤換,光電報計劃退出曆史舞台。1805年7月,蒲福離開愛爾蘭,到倫敦近郊的英國福特福德皇家海軍造船廠,成為軍艦“伍利奇号”指揮。在1806年1月13日的航海日志中,他将風力分為13級,并且在這本日志中用字母來描述天氣狀況,用19個不同符号組成代碼,用來描述不同天氣:藍天(b)、悶熱(s)、空氣潮濕(ds)、大霧(fg)等等。

默默無聞的化學家盧克·霍華德提出了一套将各種雲朵分類的體系,他在倫敦的家中用了數年時間觀察天空,到1802年終于将成千上萬的起伏變化濃縮成一套簡明的分類體系。霍華德歸納界定了七種形态,用拉丁文給每種形态命名。他把雲分為三個主要類别:卷雲、積雲、層雲。另外還增加了兩個中間形态卷積雲和卷層雲,以及兩個混合形态:積層雲和積卷層雲。霍華德的論文在《哲學雜志》發表後,迅速被整個歐洲采用,霍華德由此成為氣象學先驅。

托馬斯·福斯特創立了天氣簡述,他以大量詳細細節描述積雲形成過程,認為卷雲變化無常。畫家康斯太勃爾用繪畫記錄天氣,為素描留下詳細的注解。例如:1822年9月5日,朝向東南。中午非常清爽的風,明亮而清新的雲移動得非常快,不時會展現非常明亮的藍色天空。康斯太勃爾很早就購買了福斯特的《大氣象研究》(第二版),并且在書上添加了注解,并且不同意福斯特有關層雲的觀點。

1805年出生的羅伯特·菲茨羅伊是查理二世的後代,他生于一個貴族家庭,對航海最感興趣。作為英國皇家海軍學院的學霸,以雙滿分獲得第一名,從學校畢業并獲得金質獎章。1829年,菲茨羅伊成為“小獵犬号”的新任指揮官,加入南美洲考察隊伍。菲茨羅伊對天氣有着濃厚的研究興趣,他受過的教育和本能都告訴他,要對發現的所有事物量化,例如海峽的深度、海岸的坡度、某個位置的承重、山的高度、空氣的溫度、濕度和氣壓等等。因此,“小獵犬号”攜帶了大量科學考察儀器,諸如導航的六分儀、四分儀和指南針,采用三角法測經緯度的經緯儀……用于氣象觀測的工具有溫度計、濕度計、雨量計以及不同類型的氣壓計等等。菲茨羅伊堅持測量每天的氣壓和溫度。

1830年秋天,菲茨羅伊從火地島返程途中遇到了已經成為水道學家的蒲福,兩人一見如故。他們計劃對南美洲做一次遠洋考察。菲茨羅伊希望在這段很長的時間接觸到新知識,請求蒲福安排一位年輕的博物學家結伴同行。一位剛畢業的宗教學學生,同時也是一位優秀的植物學家查爾斯·達爾文給蒲福寫信,請求接受這一職位。菲茨羅伊和達爾文一起在倫敦吃了一頓飯,10月24日,蒲福在倫敦簽署了水道考察命令。蒲福要求菲茨羅伊做好氣象記錄,每天采集兩次大氣壓值和氣溫值,他還附上了自己的風級表。1831年12月10日,“小獵犬号”才返回普利茅斯。此時,英國皇家工程師威廉·裡德的船隻正在艱難西行,他奉命去加勒比海,探查西印度群島海域一場超級飓風的消息。

這一年的10月10日,一場持續6個小時的劇烈飓風襲擊了英國殖民地巴巴多斯很多種植園,房屋被掀翻屋頂,有的被夷為平地,大樹被連根拔起或者被攔腰折斷……估計有4000至5000人死亡。英國決定撥款10萬英鎊用于災後重建和彌補損失,威廉·裡德被派往那裡監督重建工作。

1832年1月,裡德到達巴巴多斯島。他收集了大量關于這次飓風的資料。到1838年,裡德研究風暴6年多,不久,莫爾斯在美國的電報,庫克和惠斯通在英國的電報,大大提高了信息的傳播速度。之後,菲茨羅伊對氣象學做出了更深入的研究,并出版了一本25頁的小冊子《氣壓計及天氣手冊》。1859年10月,一場飓風吞沒了英國船隻“皇家憲章号”,造成450人死亡。這場災難震驚了菲茨羅伊,他開始推動風暴預警。1861年2月6日,他成功發布了第一份東北海岸線的風暴預警,并通過電報傳遞消息。這年8月,菲茨羅伊将風暴預警系統的50個應用點擴展為130個。8月1日,《泰晤士報》首次刊登了菲茨羅伊的天氣預報。此後,它逐漸走進人們的生活。(張弘)

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