智慧氣象，窺見地球大氣的奧秘

徐祥德

數(shù)億年來，宇宙中這顆藍色的星球—地球，正默默圍繞著太陽周而復始地旋轉(zhuǎn)著，在漫長的歲月中孕育了億萬的生命。地球是人類的家園，它被厚厚的大氣圈所包圍，其中千變?nèi)f化的天氣現(xiàn)象引起我們無數(shù)的遐想。

自古以來，人類就渴望揭秘形形色色的天氣現(xiàn)象變化。在文明史神話中，人們創(chuàng)造了“雷公、電母”，甚至還締造了呼風喚雨的“龍王”，希臘神話還將雷電歸因于主神宙斯的武器“雷錘”，北歐神話則將霧、霜和露水比喻為女武神縱馬飛馳而過的痕跡……然而科學的種子也同樣在萌發(fā)，亞里士多德的《氣象通論》，就讓人們用嶄新的科學視角，認知天氣和大氣光學現(xiàn)象。

當前日益發(fā)展和成熟的物理學原理、現(xiàn)代電子技術(shù)、信息技術(shù)，特別是空基和地基遙感、電子計算機等技術(shù)飛躍發(fā)展，為大氣現(xiàn)象的探測與認知提供了新的契機。目前，氣象研究與業(yè)務(wù)的重要目標為對地球大氣圈及其密切相關(guān)的水圈、冰雪圈、巖石圈、生物圈等的物理、化學、生物特征及其變化過程的系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測、分析與預測、評估。

縱觀大氣科學的歷史進程可以看到，現(xiàn)代科學意義上的天氣預報已有100多年的歷史。以天氣學方法為基礎(chǔ)的天氣圖預報，是目前常用的一種天氣預報方法。世界上第一張?zhí)鞖鈭D誕生于1820年，這張?zhí)鞖鈭D亦可以稱為觀天測雨的“信息樹”，這意味著未來風云變幻的“信息”將被描繪在這張?zhí)鞖鈭D上，這是預測未來天氣的開端。隨著近代物理、數(shù)學等理論與科學技術(shù)的發(fā)展—尤其是電子計算機和計算數(shù)學的飛速躍進，使得數(shù)值預報模式技術(shù)有了重大突破—氣象學家可以在電子計算機上，用計算方法做定量的數(shù)值天氣預報了！至此（20世紀初），氣象學家夢想預測未來的“水晶球”才得以浮現(xiàn)在人們面前。數(shù)值模式的應用領(lǐng)域也從中短期天氣預報拓展到短期氣候、長期預測、氣候系統(tǒng)模擬，這意味著人們夢寐以求的預測天氣的“水晶球”正成為現(xiàn)實。

待到人類進入航天時代，翱翔于九天之上的氣象衛(wèi)星，又賦予了我們看待天氣變化的全新視角。每一天里，布設(shè)在極地軌道和靜止軌道上的兩類氣象衛(wèi)星，協(xié)同全面監(jiān)控全球天氣的變化，捕捉精細化信息，傳向地面大量清晰云圖，已是人們了解地球大氣信息，并推測天氣演變趨勢的利器。隨著工業(yè)社會大規(guī)模的天氣信息傳遞網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展，近年新一代信息技術(shù)的發(fā)展為氣象信息化、現(xiàn)代化建設(shè)提供了新方向，特別是物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等概念的提出，打破了傳統(tǒng)氣象技術(shù)發(fā)展的思維，正在實現(xiàn)以知識、技術(shù)、信息等創(chuàng)新要素為增長動力的“智慧氣象”。

這一期《知識就是力量》雜志致力于展示氣象科技的進步對人類社會的塑造作用。當代智能化的“觸角”已經(jīng)滲透到了社會生產(chǎn)、公共安全、生活等諸多方面，當前“智慧氣象”僅處于“萌發(fā)”階段，任重道遠，我們將做不懈的努力，在社會智能化進程中做出應有的貢獻。endprint