破译天气“密码”
2016-10-09黄归兰李罡
黄归兰+李罡
《三国演义》里,诸葛亮登坛作法借东风,才使“火烧赤壁”成功。诸葛亮真有那么神,能呼风唤雨?当然不可能,他只是气象知识丰富,做出了准确的“天气预报”而已。
如今,天气预报更是跟我们的生活息息相关,上学要不要带伞、明天会不会降温、台风什么时候过境……天气预报对我们的帮助实在太大了!那天气预报是怎么做出来的?你一定很好奇吧,就让大鸭梨请来的专家姐姐为你——
都说“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
很久以前,古人就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;而更早的时候,大约公元前650年,古巴比伦人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,如“月晕风,日晕雨”“朝霞不出门,晚霞行千里”等,有很多我们今天都还在用。
但肉眼观察毕竟有限度,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,它们能更精准地观测天气,利用它们的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则让数据分析越来越快捷、精准。
陆海空天全出击
医生看病,要全面了解病人的状况才能做出正确诊断;气象部门要做出准确的天气预报,也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、海洋站
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,飞上天前要经过精密计算,根据它和探空仪的“体重”来决定“喂”它多少氢气。
随着高度的增加,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野外,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、为科学英勇献身的英雄呢!
天气雷达
看,大名鼎鼎的“气象千里眼”天气雷达长这个样。右图的圆球是天线罩,保护雷达天线不被雨水侵蚀;而位于球内的大“锅盖”(下图),就是可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、强度及移动速度等信息。
气象卫星
气象卫星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,占地球表面积五分之四的海洋、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,可得到云的种类、分布状态、移动和发展趋势、降雨状况等信息。
上图为“风云二号”气象卫星;下图是一张红外云图,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,它们可复杂了,运算量很大,一般要用超级计算机才能完成。在计算机没普及的年代,科学家们还要用算盘来算呢。
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内观测到的气象要素如风、云、温度、湿度、气压,以及阴、晴、雨、雪等天气状况,就会呈现在同一张天气图上。然后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……
最后,气象部门把预报结果发布到媒体上,我们就可获知未来的天气状况啦。
天气预报有意思吗?想不想做个小小预报员?本期的《妙妙手工》将会教你做两款气象仪器,建起自己的气象站哦。最后请你完成一个趣味任务:搜集一些天气谚语,然后观察看看,它们说得准不准。