黃歸蘭+李罡

《三國(guó)演義》里，諸葛亮登壇作法借東風(fēng)，才使“火燒赤壁”成功。諸葛亮真有那么神，能呼風(fēng)喚雨？當(dāng)然不可能，他只是氣象知識(shí)豐富，做出了準(zhǔn)確的“天氣預(yù)報(bào)”而已。

如今，天氣預(yù)報(bào)更是跟我們的生活息息相關(guān)，上學(xué)要不要帶傘、明天會(huì)不會(huì)降溫、臺(tái)風(fēng)什么時(shí)候過(guò)境……天氣預(yù)報(bào)對(duì)我們的幫助實(shí)在太大了！那天氣預(yù)報(bào)是怎么做出來(lái)的？你一定很好奇吧，就讓大鴨梨請(qǐng)來(lái)的專家姐姐為你——

都說(shuō)“六月天氣孩兒臉——說(shuō)變就變”，但其實(shí)天氣變化是有征兆的。這些征兆，就是大自然告訴我們的天氣“密碼”，它們有些能用眼睛觀察到，有些只有用儀器才能“看見(jiàn)”。破譯了它們，我們就能預(yù)測(cè)天氣變化，做出天氣預(yù)報(bào)啦。

做出天氣預(yù)報(bào)的過(guò)程主要有三個(gè)步驟：獲取氣象數(shù)據(jù)——?dú)庀筚Y料綜合分析——發(fā)布預(yù)報(bào)結(jié)果。

預(yù)報(bào)歷史好悠久

很久以前，古人就通過(guò)觀察天象來(lái)預(yù)測(cè)天氣。至少在公元前300年左右，咱們中國(guó)就有進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)的記錄；而更早的時(shí)候，大約公元前650年，古巴比倫人就會(huì)依據(jù)云的樣子預(yù)測(cè)陰晴風(fēng)雨。他們把觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)編成諺語(yǔ)，如“月暈風(fēng)，日暈雨”“朝霞不出門，晚霞行千里”等，有很多我們今天都還在用。

但肉眼觀察畢竟有限度，所以很多諺語(yǔ)其實(shí)并不準(zhǔn)確。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多氣象儀器被發(fā)明出來(lái)，如濕度計(jì)（15世紀(jì)）、氣溫計(jì)（16世紀(jì)）、氣壓計(jì)（17世紀(jì)）等，它們能更精準(zhǔn)地觀測(cè)天氣，利用它們的觀測(cè)數(shù)據(jù)做天氣預(yù)報(bào)，就更準(zhǔn)確了。

到了現(xiàn)在，觀測(cè)手段就更多啦，探空氣球、天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星……時(shí)時(shí)刻刻監(jiān)視著天氣變化的“蛛絲馬跡”；而計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用則讓數(shù)據(jù)分析越來(lái)越快捷、精準(zhǔn)。

陸海空天全出擊

醫(yī)生看病，要全面了解病人的狀況才能做出正確診斷；氣象部門要做出準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)，也要對(duì)地球大氣有全面的了解。為此，從太空到地面，從沙漠到海洋，氣象專家都布下“眼線”，建立了一套立體的氣象觀測(cè)系統(tǒng)。

★地基觀測(cè)：以地球表面為基礎(chǔ)進(jìn)行觀測(cè)，包括地面氣象站、海洋站、天氣雷達(dá)等。

★空基觀測(cè)：以天空（大氣層內(nèi)）為基礎(chǔ)進(jìn)行觀測(cè)。包括探空氣球、探空火箭等。

★天基觀測(cè)：以太空為基礎(chǔ)進(jìn)行觀測(cè)。主要有氣象衛(wèi)星。

地面氣象站、海洋站

上期大鴨梨帶大家逛的，就是地面氣象觀測(cè)站。每天，全國(guó)各地的氣象臺(tái)站都會(huì)按世界氣象組織的規(guī)定，統(tǒng)一時(shí)間觀測(cè)、記錄，并將數(shù)據(jù)上傳共享。

以前的地面氣象觀測(cè)站都是人工站，隨著科技的發(fā)展，自動(dòng)氣象站逐漸成為了觀測(cè)的主力軍。自動(dòng)氣象站功能可強(qiáng)大了，氣象觀測(cè)、資料收集傳輸?shù)龋际亲詣?dòng)進(jìn)行。

除了陸地，海島甚至船上也可以設(shè)立自動(dòng)氣象站，用來(lái)監(jiān)測(cè)沿岸及近海的氣溫、降雨等，它還有一項(xiàng)更重要的任務(wù)——監(jiān)測(cè)海上大風(fēng)及海霧，以保障船只航行的安全。

探空氣球

哇！好大的氣球。它不僅個(gè)頭大，本領(lǐng)也很大！它會(huì)帶著它的好伙伴探空儀，一起飛到1萬(wàn)、2萬(wàn)甚至3萬(wàn)米高的高空，去“偵察”大氣層不同高度處的溫度、濕度、氣壓等氣象要素。每隔1.2秒，探空儀就要把探測(cè)數(shù)據(jù)傳回地面。

我國(guó)約有120個(gè)氣象探空站。每天，工作人員都會(huì)在固定地點(diǎn)、固定時(shí)刻施放探空氣球，不管刮風(fēng)、下雨，還是下大雪、冰雹，都不中斷。

探空氣球每分鐘上升約400米，飛上天前要經(jīng)過(guò)精密計(jì)算，根據(jù)它和探空儀的“體重”來(lái)決定“喂”它多少氫氣。

隨著高度的增加，大氣壓逐漸減小，探空氣球會(huì)脹得越來(lái)越大，最終“砰”地炸掉。氣球殘骸和探空儀一般會(huì)落在人煙稀少的野外，若有個(gè)別落到你身旁，也請(qǐng)別害怕——它們很輕，不會(huì)對(duì)你造成傷害；而且，它們可是穿越萬(wàn)米高空、為科學(xué)英勇獻(xiàn)身的英雄呢！

天氣雷達(dá)

看，大名鼎鼎的“氣象千里眼”天氣雷達(dá)長(zhǎng)這個(gè)樣。右圖的圓球是天線罩，保護(hù)雷達(dá)天線不被雨水侵蝕；而位于球內(nèi)的大“鍋蓋”（下圖），就是可發(fā)送電磁波信號(hào)的雷達(dá)天線。

當(dāng)天線發(fā)射的電磁波遇到降雨粒子時(shí)，一部分信號(hào)會(huì)返回地面，地面的計(jì)算機(jī)通過(guò)測(cè)定發(fā)射和返回的信號(hào)之間的差異，可推測(cè)出降雨云團(tuán)的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度及移動(dòng)速度等信息。

氣象衛(wèi)星

氣象衛(wèi)星在固定的太空軌道上對(duì)地球大氣進(jìn)行觀測(cè)，它有廣闊的視野，占地球表面積五分之四的海洋、人跡罕至的沙漠和高原等，都逃不過(guò)它的“法眼”。

氣象衛(wèi)星用遙感的方式獲取地球大氣信息，不直接接觸大氣。它對(duì)地球大氣的觀測(cè)是自上而下的，比如觀測(cè)云，它“看”到的就是云頂?shù)奶卣?，云越濃白，說(shuō)明此處云層越厚，云頂氣溫越低，降水越明顯。觀測(cè)數(shù)據(jù)傳回地面后合成云圖照片。通過(guò)衛(wèi)星云圖的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、亮度和紋理等，可得到云的種類、分布狀態(tài)、移動(dòng)和發(fā)展趨勢(shì)、降雨?duì)顩r等信息。

上圖為“風(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星；下圖是一張紅外云圖，方框內(nèi)為2013年影響廣西的30號(hào)臺(tái)風(fēng)“海燕”。

綜合分析學(xué)問(wèn)大

收集好了數(shù)據(jù)，那怎么將它們“翻譯”成未來(lái)的天氣狀況呢？

聰明的科學(xué)家根據(jù)大氣演變規(guī)律，歸納了一組大氣運(yùn)動(dòng)的方程。把觀測(cè)到的氣象資料轉(zhuǎn)換成數(shù)值，代入方程計(jì)算，就能推導(dǎo)出天氣演變的過(guò)程和結(jié)果，從而預(yù)測(cè)一定時(shí)間段內(nèi)的天氣。這種方程可不是咱們學(xué)的只有1個(gè)x的方程，它們可復(fù)雜了，運(yùn)算量很大，一般要用超級(jí)計(jì)算機(jī)才能完成。在計(jì)算機(jī)沒(méi)普及的年代，科學(xué)家們還要用算盤來(lái)算呢。

計(jì)算機(jī)接收到各種觀測(cè)數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)處理，得出一張張?zhí)鞖鈭D。天氣圖上按統(tǒng)一規(guī)定的格式，密密麻麻地填滿了各式各樣的天氣符號(hào)（如下圖）。這樣，廣大地區(qū)在同一時(shí)間內(nèi)觀測(cè)到的氣象要素如風(fēng)、云、溫度、濕度、氣壓，以及陰、晴、雨、雪等天氣狀況，就會(huì)呈現(xiàn)在同一張?zhí)鞖鈭D上。然后預(yù)報(bào)人員要對(duì)天氣圖作進(jìn)一步分析，并將分析結(jié)果用不同顏色的線條、符號(hào)圈畫、標(biāo)記出來(lái)。

比如圈畫出各地重要天氣現(xiàn)象（降水、大風(fēng)、雪暴等）的區(qū)域范圍，冷鋒、暖鋒等的位置；將氣壓相等的地點(diǎn)用線連起來(lái)，繪成等壓線圖，這樣就能標(biāo)出低壓、高壓的中心及強(qiáng)度，從而可清晰地看出當(dāng)時(shí)哪里是高壓、哪里是低壓，冷暖空氣的交鋒地帶在哪里……

最后，氣象部門把預(yù)報(bào)結(jié)果發(fā)布到媒體上，我們就可獲知未來(lái)的天氣狀況啦。

天氣預(yù)報(bào)有意思嗎？想不想做個(gè)小小預(yù)報(bào)員？本期的《妙妙手工》將會(huì)教你做兩款氣象儀器，建起自己的氣象站哦。最后請(qǐng)你完成一個(gè)趣味任務(wù)：搜集一些天氣諺語(yǔ)，然后觀察看看，它們說(shuō)得準(zhǔn)不準(zhǔn)。