天氣預報那些事

程醉

雖然每天晚上《新聞聯(lián)播》之后播出的《天氣預報》只有短短的五分鐘，卻是中央電視臺收視率極高的節(jié)目。從開始預報次日是天晴、下雨或陰天，到后來預報次日的降水概率，再到現(xiàn)在能預測未來幾天的天氣，天氣預報的形式也在不知不覺地發(fā)生著變化……

我國古人對天氣的預測可以追溯到商周時期，而古人對天氣引起的人和物的變化，觀察更是無微不至。

東漢時期的思想家王充在《論衡》中寫道：“天氣變於上，人物應於下矣……故天且雨，螻蟻徙，丘蚓出，琴弦緩，固疾發(fā)，此物為天所動之驗也?！边@段話的大意是，氣候有變化，人和物體則會產(chǎn)生相應的變化，如果要下雨，螞蟻會搬家，蚯蚓會到地面上來，琴弦的聲音會變得低沉，人身上的老毛病也會復發(fā)。

《詩經(jīng)》中寫道：“我有嘉賓，鼓瑟鼓琴?！痹诠糯俸蜕莾煞N不同的弦樂器。曾侯乙墓出土的瑟，其最粗的幾根低音弦用的是牛筋制作而成。而當時的琴弦是用蠶絲，再根據(jù)“宮、商、角、徵、羽、文、武”七弦音階的需要，采用不同的方法制作而成。不論是牛筋還是蠶絲，其吸濕性能都很好，一旦空氣中濕度大，它們就會因為吸入水分而發(fā)生細微的聲音改變。

不過，在西漢時期，古人已經(jīng)制作出測量燥濕之氣的工具。在淮南王劉安編撰的《淮南子》中提到“懸羽與炭，而知燥濕之氣”，意思是將鳥類的羽毛和木炭分別放置于天平的兩端，并使其保持平衡。由于羽毛的吸濕能力弱，木炭的吸濕能力強，所以當木炭端上翹時，說明空氣中濕度小，反之則說明空氣中濕度大，可能要下雨了。劉安記載的這種裝置，可以說是天平式濕度計的雛形了。

在漫長的歲月變遷中，古人根據(jù)對天氣觀察的經(jīng)驗積累，也總結了不少預測天氣的民間諺語。比如，以云彩狀態(tài)預測的“天上掃帚云，三天雨降淋”，以動物行為預測的“喜鵲枝頭叫，出門晴天報”，以人體變化預測的“腰酸瘡疤癢，有雨在半晌”，等等。

即使你不經(jīng)常收看《天氣預報》，也肯定聽說過風云氣象衛(wèi)星。在近四十年的時間里，“風云”氣象衛(wèi)星系列為我國氣象預報、氣候預測、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、防災減災等工作做出了重要貢獻。

那么，什么是氣象衛(wèi)星呢？它又是如何進行天氣預報的呢？

簡單地說，氣象衛(wèi)星就是對地球大氣層的“風起云涌”及海洋水色、植被、冰雪覆蓋等情況進行觀測的人造地球衛(wèi)星。氣象衛(wèi)星上面搭載著很多遙感設備，能夠接收并測量地球發(fā)出的可見光、紅外光、微波輻射等數(shù)據(jù)。隨后，氣象衛(wèi)星會將收集到的數(shù)據(jù)傳回地面基地。地面基地處理氣象衛(wèi)星發(fā)送回來的數(shù)據(jù)后，再將這些氣象資料上傳計算機，開啟數(shù)值預報模式，從而預測未來的氣象情況。

在《天氣預報》中，預報員經(jīng)常會指著衛(wèi)星云圖分析未來的氣象走勢。那么，衛(wèi)星云圖又是什么呢？衛(wèi)星云圖是由氣象衛(wèi)星自上而下觀測到的地球上的云層覆蓋和地表面特征的圖像。衛(wèi)星云圖大致分為可見光云圖和紅外線云圖兩大類，科學家可以通過衛(wèi)星云圖的形狀、紋理、亮度等特征，判斷出云的種類和降水情況，進而推斷出溫帶氣旋、熱帶風暴等位置。

根據(jù)觀測需要，目前氣象衛(wèi)星主要分為極軌衛(wèi)星和靜止衛(wèi)星兩大類。極軌氣象衛(wèi)星是太陽同步軌道衛(wèi)星，在軌高度大約800千米，每12小時可無縫隙觀測地球一次。靜止衛(wèi)星是地球同步軌道衛(wèi)星，在赤道上空約3.6萬千米的地方，可對地球三分之一的區(qū)域持續(xù)進行氣象觀測。

相對準確的天氣預報是一個系統(tǒng)作戰(zhàn)的結果，除了天基（氣象衛(wèi)星）之外，地基、空基的觀察也不可或缺。

地基氣象觀測主要指以地表為觀測平臺，用目測或氣象儀器對大氣進行的氣象觀測。大致來說，就是在氣象觀測場站或氣象觀測船上用氣象多普勒雷達、測風經(jīng)緯儀等設備對上空的氣象情況進行觀測。氣象多普勒雷達是一種利用多普勒效應來測量風、云和降水粒子等相對于雷達的徑向運動速度的雷達，其原理大致是使用X、C和S波段測得的降水粒子的多普勒速度，推測出降水、暴雨、冰雹等氣象信息。

空基氣象觀測就是指將相關的傳感器放到地球表面以上大氣層的觀測平臺上進行的氣象觀測?？栈挠^測平臺大致有探空氣球、飛機、火箭、無人機等。其中，探空氣球因為只需要充滿氫氣或氦氣，并不需要動力，所以成本很低，且使用起來非常方便。因此，在空基氣象觀測中，探空氣球的使用比較頻繁。

另外，在地基氣象觀測中，測雨雷達、測風雷達等常規(guī)氣象雷達被大量使用。

然而，即便是我們已經(jīng)擁有了天基、地基、空基這些氣象觀測系統(tǒng)，但是受到衛(wèi)星的分辨率、雷達的穿透力等因素的影響，天氣預報仍然不能盡善盡美，尤其是對小區(qū)域內(nèi)極端天氣的預報，現(xiàn)在還不盡如人意。