天氣預(yù)報那些事

程醉

雖然每天晚上《新聞聯(lián)播》之后播出的《天氣預(yù)報》只有短短的五分鐘，卻是中央電視臺收視率極高的節(jié)目。從開始預(yù)報次日是天晴、下雨或陰天，到后來預(yù)報次日的降水概率，再到現(xiàn)在能預(yù)測未來幾天的天氣，天氣預(yù)報的形式也在不知不覺地發(fā)生著變化……

我國古人對天氣的預(yù)測可以追溯到商周時期，而古人對天氣引起的人和物的變化，觀察更是無微不至。

東漢時期的思想家王充在《論衡》中寫道：“天氣變於上，人物應(yīng)於下矣……故天且雨，螻蟻徙，丘蚓出，琴弦緩，固疾發(fā)，此物為天所動之驗也。”這段話的大意是，氣候有變化，人和物體則會產(chǎn)生相應(yīng)的變化，如果要下雨，螞蟻會搬家，蚯蚓會到地面上來，琴弦的聲音會變得低沉，人身上的老毛病也會復(fù)發(fā)。

《詩經(jīng)》中寫道：“我有嘉賓，鼓瑟鼓琴。”在古代，琴和瑟是兩種不同的弦樂器。曾侯乙墓出土的瑟，其最粗的幾根低音弦用的是牛筋制作而成。而當(dāng)時的琴弦是用蠶絲，再根據(jù)“宮、商、角、徵、羽、文、武”七弦音階的需要，采用不同的方法制作而成。不論是牛筋還是蠶絲，其吸濕性能都很好，一旦空氣中濕度大，它們就會因為吸入水分而發(fā)生細微的聲音改變。

不過，在西漢時期，古人已經(jīng)制作出測量燥濕之氣的工具。在淮南王劉安編撰的《淮南子》中提到“懸羽與炭，而知燥濕之氣”，意思是將鳥類的羽毛和木炭分別放置于天平的兩端，并使其保持平衡。由于羽毛的吸濕能力弱，木炭的吸濕能力強，所以當(dāng)木炭端上翹時，說明空氣中濕度小，反之則說明空氣中濕度大，可能要下雨了。劉安記載的這種裝置，可以說是天平式濕度計的雛形了。

在漫長的歲月變遷中，古人根據(jù)對天氣觀察的經(jīng)驗積累，也總結(jié)了不少預(yù)測天氣的民間諺語。比如，以云彩狀態(tài)預(yù)測的“天上掃帚云，三天雨降淋”，以動物行為預(yù)測的“喜鵲枝頭叫，出門晴天報”，以人體變化預(yù)測的“腰酸瘡疤癢，有雨在半晌”，等等。

即使你不經(jīng)常收看《天氣預(yù)報》，也肯定聽說過風(fēng)云氣象衛(wèi)星。在近四十年的時間里，“風(fēng)云”氣象衛(wèi)星系列為我國氣象預(yù)報、氣候預(yù)測、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、防災(zāi)減災(zāi)等工作做出了重要貢獻。

那么，什么是氣象衛(wèi)星呢？它又是如何進行天氣預(yù)報的呢？

簡單地說，氣象衛(wèi)星就是對地球大氣層的“風(fēng)起云涌”及海洋水色、植被、冰雪覆蓋等情況進行觀測的人造地球衛(wèi)星。氣象衛(wèi)星上面搭載著很多遙感設(shè)備，能夠接收并測量地球發(fā)出的可見光、紅外光、微波輻射等數(shù)據(jù)。隨后，氣象衛(wèi)星會將收集到的數(shù)據(jù)傳回地面基地。地面基地處理氣象衛(wèi)星發(fā)送回來的數(shù)據(jù)后，再將這些氣象資料上傳計算機，開啟數(shù)值預(yù)報模式，從而預(yù)測未來的氣象情況。

在《天氣預(yù)報》中，預(yù)報員經(jīng)常會指著衛(wèi)星云圖分析未來的氣象走勢。那么，衛(wèi)星云圖又是什么呢？衛(wèi)星云圖是由氣象衛(wèi)星自上而下觀測到的地球上的云層覆蓋和地表面特征的圖像。衛(wèi)星云圖大致分為可見光云圖和紅外線云圖兩大類，科學(xué)家可以通過衛(wèi)星云圖的形狀、紋理、亮度等特征，判斷出云的種類和降水情況，進而推斷出溫帶氣旋、熱帶風(fēng)暴等位置。

根據(jù)觀測需要，目前氣象衛(wèi)星主要分為極軌衛(wèi)星和靜止衛(wèi)星兩大類。極軌氣象衛(wèi)星是太陽同步軌道衛(wèi)星，在軌高度大約800千米，每12小時可無縫隙觀測地球一次。靜止衛(wèi)星是地球同步軌道衛(wèi)星，在赤道上空約3.6萬千米的地方，可對地球三分之一的區(qū)域持續(xù)進行氣象觀測。

相對準確的天氣預(yù)報是一個系統(tǒng)作戰(zhàn)的結(jié)果，除了天基（氣象衛(wèi)星）之外，地基、空基的觀察也不可或缺。

地基氣象觀測主要指以地表為觀測平臺，用目測或氣象儀器對大氣進行的氣象觀測。大致來說，就是在氣象觀測場站或氣象觀測船上用氣象多普勒雷達、測風(fēng)經(jīng)緯儀等設(shè)備對上空的氣象情況進行觀測。氣象多普勒雷達是一種利用多普勒效應(yīng)來測量風(fēng)、云和降水粒子等相對于雷達的徑向運動速度的雷達，其原理大致是使用X、C和S波段測得的降水粒子的多普勒速度，推測出降水、暴雨、冰雹等氣象信息。

空基氣象觀測就是指將相關(guān)的傳感器放到地球表面以上大氣層的觀測平臺上進行的氣象觀測。空基的觀測平臺大致有探空氣球、飛機、火箭、無人機等。其中，探空氣球因為只需要充滿氫氣或氦氣，并不需要動力，所以成本很低，且使用起來非常方便。因此，在空基氣象觀測中，探空氣球的使用比較頻繁。

另外，在地基氣象觀測中，測雨雷達、測風(fēng)雷達等常規(guī)氣象雷達被大量使用。

然而，即便是我們已經(jīng)擁有了天基、地基、空基這些氣象觀測系統(tǒng)，但是受到衛(wèi)星的分辨率、雷達的穿透力等因素的影響，天氣預(yù)報仍然不能盡善盡美，尤其是對小區(qū)域內(nèi)極端天氣的預(yù)報，現(xiàn)在還不盡如人意。