破译天气“密码”

文章由南宁局推荐： 

　　俗话说“六月天气孩儿脸——说变就变”，但其实天气变化是有征兆的，这些征兆，就是大自然告诉我们的天气“密码”，它们有些能用眼睛观察到，有些只有利用仪器才能“看见”。破译了它们，我们就能预测天气变化，做出天气预报啦。

　　做出天气预报的过程主要有三个步骤：获取气象数据——气象资料综合分析——发布预报结果。

　　预报历史好悠久

　　很久很久以前，古人就会通过观察天象来预测天气。至少在公元前300年左右，咱们中国就有进行天气预报的记录；而古巴比伦人早在公元前650年左右，就会依据云的样子预测阴晴风雨。他们把观测经验编成谚语，比如“月晕风，日晕雨”“朝霞不出门，晚霞行千里”等，有很多到今天我们都还在使用。

　　但肉眼观察毕竟还是有限度的，所以很多谚语其实并不准确。随着科学技术的发展，许多气象仪器被发明出来，如湿度计（15世纪）、气温计（16世纪）、气压计（17世纪）等，它们可以更精准地观测天气状态，利用这些观测数据做天气预报，就更准确了。

　　到了现在，观测手段就更多啦，探空气球、天气雷达、气象卫星……时时刻刻监视着天气变化的“蛛丝马迹”。而计算机技术的运用让数据分析越来越快捷、精准。上期我们介绍的天气雷达，对降水的预测可以准确到10分钟以内呢。

　　陆海空天全出击

　　如同医生看病，要全面了解病人的身体状况才能做出正确诊断一样，气象部门要做出准确的天气预报，也需要对地球大气有全面的了解。为此，从太空到地面，从沙漠到海洋，气象专家都布下“眼线”，建立了一整套立体的气象观测系统。

　　地基观测：以地球表面为基础进行观测，包括地面气象站、海洋站、天气雷达等。

　　空基观测：以天空（大气层内）为基础进行观测。包括探空气球、探空火箭等。

　　天基观测：以太空为基础进行观测。主要有气象卫星。

　　地面气象站

　　上期大鸭梨带大家逛的，就是地面气象观测站。每天，全国各地的气象台站都会按照世界气象组织的规定，统一时间观测、记录，并将数据上传共享。

　　以前的地面气象观测站都是人工站，随着科技的发展，自动气象站逐渐成为了观测的主力军。自动气象站功能可强大了，气象观测、资料收集传输等，都是自动进行。

　　除了陆地，海岛甚至是船上也可以设立自动气象站，用来监测沿岸及近海的气温、降雨等，它还有一项更重要的任务——监测海上大风及海雾，以保障船只航行的安全。

　　探空气球

　　哇！好大的气球。它不仅个头大，

　　本领也很大！它会带着它的好伙伴探空仪，一起飞到1万、2万甚至3万米高的高空，去“侦察”大气层不同高度处的温度、湿度、气压等气象要素。每隔1.2秒，探空仪就要把探测到的数据传回地面。

　　我国约有120个气象探空站。每天，工作人员都会在固定地点、固定时刻施放探空气球，不管刮风、下雨，还是下大雪、冰雹，都不中断。

　　探空气球每分钟上升约400米，飞上天前要经过周密的计算，根据它和探空仪“体重”来决定“喂”它多少氢气。

　　随着高度增加，大气压逐渐减小，探空气球会胀得越来越大，最终“砰”地炸掉。气球残骸和探空仪一般会落在人烟稀少的郊外，若有个别落到你身旁，也请别害怕——它们很轻，不会对你造成伤害，而且，它们可是穿越万米高空、为科学英勇牺牲的英雄呢！

　　天气雷达

　　看，大名鼎鼎的“气象千里眼”天气雷达长这个样。左图的圆球是天线罩，保护雷达天线不被雨水侵蚀；而位于球内，锅盖一样的仪器（右图），就是可以发送电磁波信号的雷达天线。

　　当天线发射的电磁波遇到降雨粒子时，一部分信号会返回地面，地面的计算机通过测定发射和返回的信号之间的差异，可推测出降雨云团的结构、强度及移动速度等。

　　气象卫星

　　气象卫星会在固定的太空轨道上对地球大气进行观测，它有广阔的视野，

　　占地球表面积4/5的海洋、人迹罕至的沙漠和高原等，都逃不过它的“法眼”。

　　气象卫星用遥感的方式获取地球大气信息，不直接接触大气。它对地球大气的观测是自上而下的，比如观测云，它“看”到的就是云顶的特征，云越浓白，说明此处云层越厚，云顶气温越低，降水越明显。观测数据传回地面后合成云图照片。通过卫星云图的形态、结构、亮度和纹理等，可识别云的种类、分布状态、移动和发展趋势、降雨状况等信息。

 

　　左上图为风云二号气象卫星；右图是一张红外云图，黑色方框内为2013年影响广西的30号台风“海燕”。

　　综合分析学问大

　　收集好了数据，那怎么将它们“翻译”成未来的天气状况呢？

　　聪明的科学家根据大气演变规律，归纳了一组大气运动的方程。把观测到的气象资料转换成数值，代入方程计算，就能推导出天气演变的过程和结果，从而预测一定时间段内的天气。这种方程可不是咱们学的只有1个x的方程，它们非常非常复杂，运算量很大，一般要用超级计算机才能完成。在计算机没有普及的年代，气象科学家们还要用算盘来计算呢。

　　计算机接收到各种观测数据后，经过处理，得出一张张天气图。天气图上按统一规定的格式，密密麻麻地填满了各式各样的天气符号（如下图）。这样，广大地区在同一时间观测到的气象要素如风、温度、湿度、气压、云以及阴、晴、雨、雪等就会呈现同一张天气图上。预报人员要对天气图作进一步分析，并将分析结果用不同颜色的线条、符号圈画、标记出来。

　　比如圈画出各地重要的天气现象（降水、大风、雪暴等）的区域范围，冷锋、暖锋等的位置；将气压相等的地点用线连起来，绘成等压线图，这样就能标出低压、高压的中心及强度，从而可清晰地看出当时哪里是高压、哪里是低压，冷暖空气的交锋地带在哪里……

　　得到了预报结果，气象部门通过广播电视、网络、短信等将它们发布出去，我们就可获知第二天或更长时间后的天气状况啦。（文/黄归兰 郑贤 张正国）