天气预报系统的诞生

如今我们已经很少调侃可怜的“局部地区”总下雨了。现在的天气预报,给日常生活带来很大便利,带不带雨伞、穿多厚的衣服出门,都有了靠谱的参照标准,而且预报内容做得越来越细致,比如下雨天可以预报2小时内雨势的变化趋势,结果基本准确。

能享受到这么方便、准确的天气预报服务,是很幸福的事。回到二十年前,甚至是十年前,预报还远没有今天这样的准确度。实际上,系统性的天气预报服务,在世界上刚存在一个半世纪左右,对气象知识的探索,也就是两个多世纪之前才开始萌芽。

从最初对天气都描述不准,到建立起有效的天气预报系统,科学家们花了一百多年的努力,整个过程的艰辛,都被英国作者彼得•穆尔记录在《天气预报》这本书里。《天气预报》是一部讲述天气预报在西方尤其是英国如何诞生的自然科学史,而彼得•穆尔巧妙地把目光聚集到推动这门综合科学发展的科学家们身上。正是经由他们艰苦卓绝的研究和全力推动,气象学才能发展到今天的程度。


科学家们往往需要过人的勇气和坚定的意志,才能坚持在科学上的研究并有所突破。气象学家们也是如此。从最初给天气现象下定义、做分级,到在交通和通讯手段并不先进的情况下搜集和分析大范围的数据,再到敢于预测天气,每一步都面临着严峻的挑战。

神秘莫测的天气被古人奉为上天意志的体现,大旱、暴雨等灾祸被看作上天对世人的惩罚。很多老话也道出了天气的变幻不定,比如“六月天,孩子脸,说变就变”“二八月,乱穿衣”。如果说天气是老天爷的脾气,那这脾气还真的挺难琢磨的。古代西方人也把天气看作上帝的心情,对此奉若神明。

即便如此,仍有勇士敢为人先,把天气现象作为研究对象。对天气的初步研究,从准确认识和描述天气现象开始。蒲福为风力定义了级别,卢克•霍华德为云朵划分了体系,福斯特创立了天气简述。就这样,混乱的天气现象渐渐有了秩序。总是引起重大灾祸的风暴成了人们研究的焦点。风暴到底是怎么回事?为了坚持各自解释风暴的成因,埃斯皮和雷德菲尔德甚至针锋相对了几十年。

交通技术和电报技术的发展,为大范围搜集天气数据提供了便利。仅仅凭借温度计、湿度计、气压计等简单的工具和大量人工记录数据的统计整理,人工的“天气大数据系统”逐步建立起来,为气象图的制作和天气的预报提供了数据基础。

十九世纪正是西方热衷于远洋航行的时代,欧洲各国的海事活动异常活跃。风暴是船只最惧怕的“海上魔鬼”。1869年,“皇家宪章号”在航行计划的最后一天不幸遭遇风暴而沉没。类似“皇家宪章号”的悲剧,突出了对风暴预警的迫切需求。

菲茨罗伊执着地投身到天气数据系统的建立和天气预报的研究工作之中。他曾经担任“小猎犬号”的船长,载着达尔文完成了伟大的科研旅程。老朋友达尔文给予菲茨罗伊精准的评价,“一个矛盾的集合体:天赋卓然、掌控欲强、充满悲剧色彩”。

天气的变幻莫测给天气预报工作带来了巨大挑战。即使在今天,拥有气象卫星的实时监测和高速运算的计算机的辅助,对一些天气突变也无法准确预测,更何况一个半世纪之前仅仅依靠简单设备和人工统计大量数据的菲茨罗伊呢?其实,菲茨罗伊的天气预报准确率已经达到了75%,这在当时已经是相当值得称许的成就。然而,对剩余25%的错误预报的质疑,仍然让菲茨罗伊饱受争议。没有成熟理论的支撑,成为菲茨罗伊天气预报系统的最大漏洞。

不堪压力的菲茨罗伊平静地选择了自杀,给自己的半生心血研究和生命划上了悲剧的结尾。菲茨罗伊在天气研究上所做出的贡献、天气预报给社会带来的实用价值,在他死后被重新评估,并得到合理的评断,英国的天气预报系统在中断了13年后终于再次运转起来。

如果天气是上帝的心情,气象学家就是上帝的心理医生。他们用两百多年的时间,终于大概摸准上帝的脾气。如今,我们每天自然而然地查看天气预报信息、据此安排日程,这就是所有那些敢于开拓钻研的气象科学家们留给后人的珍贵遗产!

2019.04.09雾凇

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