習以為常的天氣預報,你知道它怎樣產生?

“天有不測風雲,人有旦夕禍福”。在科技不發達的時代,氣象確實頻繁困擾人類。《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。隨著人們對於自然的觀察與研究,風雲雷電雪霧等天氣均可預測。今人習見的天氣預報,伴隨著所有人的生活。天氣預報走過了怎樣的歷程?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。

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製窗框,風車旋轉太快以致燃燒,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,幾個小時之內,大約有1萬人在這場風暴中遇難。

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看似寧靜的大海,有時也會大發雷霆

但是,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1800-1870年間對人力、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,並說服政府保護民眾。

1804年6月,弗朗西斯·蒲福參與了光電報的聯絡線施工及通訊試驗,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,光電報計劃退出歷史舞臺。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“伍利奇號”指揮。在1806年1月13日的航海日誌中,他將風力分為13級,並且在這本日誌中用字母來描述天氣狀況,用19個不同符號組成程式碼:,用來描述不同天氣:藍天(b)、悶熱(s)、空氣潮溼(ds)、大霧(fg)等等。

默默無聞的化學家盧克·霍華德提出了一套將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年終於將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態,用拉丁文給每種形態命名。他把雲分為三個主要類別:捲雲、積雲、層雲。另外還增加了兩個中間形態卷積雲和卷層雲,以及兩個混合形態:積層雲和積卷層雲。霍華德的論文在《哲學雜誌》發表後,迅速被整個歐洲採用,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,認為捲雲變化無常。畫家康斯太勃爾用繪畫記錄天氣,為素描留下詳細的註解。例如:1822年9月5日,朝向東南。中午非常清爽的風,明亮而清新的印象雲移動得非常快。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),並且在書上添加了註解,並且不同意福斯特有關層雲的觀點。

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1805年出生的羅伯特·菲茨羅伊是查理二世的後代,他生於一個貴族家庭,對航海最感興趣。作為英國皇家海軍學院的學霸,他輕鬆學完三年課程,包括古典文學、數學、牛頓力學、航海術、外語、劍術、槍炮術、繪圖等等,被評為星級學員,之後一年半以海軍候補少尉的身份,在世界各處的大洋上做學徒,5年後參加上尉考核,以雙滿分獲得第一名,從學校畢業並獲得金質獎章。1829年,菲茨羅伊成為“小獵犬號”的新任指揮官,加入南美洲考察隊伍。菲茨羅伊對天氣有著濃厚的研究興趣,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,溼度和氣壓等等。因此,“小獵犬號”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,採用三角法測經緯度的經緯儀……用於氣象觀測的工具有溫度計、溼度計、雨量計以及不同型別的氣壓計等等。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一起吃了一頓飯,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,每天採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,“小獵犬號”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颶風的訊息。。

這一年的10月10日,一場持續6個小時的劇烈颶風襲擊了英國殖民地巴貝多很多種植園,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4000-5000人死亡。英國決定撥款10萬英鎊用於災後重建和彌補損失,威廉·裡德被派往那裡監督重建工作。

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1832年1月,裡德到達巴貝多島。他收集了大量關於這次颶風的資料。裡德注意到,颶風的風向法神給了改變,它似乎從東北風變成了西北風。他手機的附近海域航海日誌以及不同時段風向記錄等資料,並前往距離巴貝多島129公里的聖文森特島考察那裡的受災情況,向當地人瞭解颶風襲擊的時間和具體情況。據此,裡德證明,颶風用了7個小時才從多多巴斯移動到聖文森特島,這意味著颶風的移動速度大約是每小時16公里。之後,美國人威廉·雷德菲爾德發表論文稱,颶風是移動的旋風。費城教師詹姆斯·埃斯皮挑戰了他的理論。

到1838年,裡德研究風暴6年多,並且與雷德菲爾德保持頻繁聯絡。不久,莫爾斯在美國的電報,庫克和惠斯通在英國的電報,大大提高了資訊的傳播速度。1841年,菲茨羅伊當選為英國下議院議員。他曾任紐西蘭總督,但鎩羽而歸。之後,他又經歷了妻子的去世。1853年夏天,美國陸軍中尉馬修·莫里提出計劃,繪製全球風圖,並說服英、法、娥、美等10國參加,菲茨羅伊參加了這項工作。之後,菲茨羅伊對氣象學做出了更深入的研究,並出版了一本25也的小冊子《氣壓計及天氣手冊》。1859年10月,一場颶風吞沒了英國船隻“皇家憲章號”,造成450人死亡。這場個災難震驚了菲茨羅伊,他開始推動風暴預警。1861年2月6日,他成功釋出了第一份東北海岸線的風暴預警,並透過電報傳遞訊息。這年8月,菲茨羅伊將風暴預警系統的50個應用點擴充套件為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。