破譯天氣“密碼”

黃歸蘭+李罡

《三國演義》里，諸葛亮登壇作法借東風，才使“火燒赤壁”成功。諸葛亮真有那么神，能呼風喚雨？當然不可能，他只是氣象知識豐富，做出了準確的“天氣預報”而已。

如今，天氣預報更是跟我們的生活息息相關，上學要不要帶傘、明天會不會降溫、臺風什么時候過境……天氣預報對我們的幫助實在太大了！那天氣預報是怎么做出來的？你一定很好奇吧，就讓大鴨梨請來的專家姐姐為你——

都說“六月天氣孩兒臉——說變就變”，但其實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”。破譯了它們，我們就能預測天氣變化，做出天氣預報啦。

做出天氣預報的過程主要有三個步驟：獲取氣象數(shù)據——氣象資料綜合分析——發(fā)布預報結果。

預報歷史好悠久

很久以前，古人就通過觀察天象來預測天氣。至少在公元前300年左右，咱們中國就有進行天氣預報的記錄；而更早的時候，大約公元前650年，古巴比倫人就會依據云的樣子預測陰晴風雨。他們把觀測經驗編成諺語，如“月暈風，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，所以很多諺語其實并不準確。隨著科學技術的發(fā)展，許多氣象儀器被發(fā)明出來，如濕度計（15世紀）、氣溫計（16世紀）、氣壓計（17世紀）等，它們能更精準地觀測天氣，利用它們的觀測數(shù)據做天氣預報，就更準確了。

到了現(xiàn)在，觀測手段就更多啦，探空氣球、天氣雷達、氣象衛(wèi)星……時時刻刻監(jiān)視著天氣變化的“蛛絲馬跡”；而計算機技術的運用則讓數(shù)據分析越來越快捷、精準。

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；氣象部門要做出準確的天氣預報，也要對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系統(tǒng)。

★地基觀測：以地球表面為基礎進行觀測，包括地面氣象站、海洋站、天氣雷達等。

★空基觀測：以天空（大氣層內）為基礎進行觀測。包括探空氣球、探空火箭等。

★天基觀測：以太空為基礎進行觀測。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，就是地面氣象觀測站。每天，全國各地的氣象臺站都會按世界氣象組織的規(guī)定，統(tǒng)一時間觀測、記錄，并將數(shù)據上傳共享。

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

除了陸地，海島甚至船上也可以設立自動氣象站，用來監(jiān)測沿岸及近海的氣溫、降雨等，它還有一項更重要的任務——監(jiān)測海上大風及海霧，以保障船只航行的安全。

探空氣球

哇！好大的氣球。它不僅個頭大，本領也很大！它會帶著它的好伙伴探空儀，一起飛到1萬、2萬甚至3萬米高的高空，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，探空儀就要把探測數(shù)據傳回地面。

我國約有120個氣象探空站。每天，工作人員都會在固定地點、固定時刻施放探空氣球，不管刮風、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，飛上天前要經過精密計算，根據它和探空儀的“體重”來決定“喂”它多少氫氣。

隨著高度的增加，大氣壓逐漸減小，探空氣球會脹得越來越大，最終“砰”地炸掉。氣球殘骸和探空儀一般會落在人煙稀少的野外，若有個別落到你身旁，也請別害怕——它們很輕，不會對你造成傷害；而且，它們可是穿越萬米高空、為科學英勇獻身的英雄呢！

天氣雷達

看，大名鼎鼎的“氣象千里眼”天氣雷達長這個樣。右圖的圓球是天線罩，保護雷達天線不被雨水侵蝕；而位于球內的大“鍋蓋”（下圖），就是可發(fā)送電磁波信號的雷達天線。

當天線發(fā)射的電磁波遇到降雨粒子時，一部分信號會返回地面，地面的計算機通過測定發(fā)射和返回的信號之間的差異，可推測出降雨云團的結構、強度及移動速度等信息。

氣象衛(wèi)星

氣象衛(wèi)星在固定的太空軌道上對地球大氣進行觀測，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。它對地球大氣的觀測是自上而下的，比如觀測云，它“看”到的就是云頂?shù)奶卣鳎圃綕獍祝f明此處云層越厚，云頂氣溫越低，降水越明顯。觀測數(shù)據傳回地面后合成云圖照片。通過衛(wèi)星云圖的形態(tài)、結構、亮度和紋理等，可得到云的種類、分布狀態(tài)、移動和發(fā)展趨勢、降雨狀況等信息。

上圖為“風云二號”氣象衛(wèi)星；下圖是一張紅外云圖，方框內為2013年影響廣西的30號臺風“海燕”。

綜合分析學問大

收集好了數(shù)據，那怎么將它們“翻譯”成未來的天氣狀況呢？

聰明的科學家根據大氣演變規(guī)律，歸納了一組大氣運動的方程。把觀測到的氣象資料轉換成數(shù)值，代入方程計算，就能推導出天氣演變的過程和結果，從而預測一定時間段內的天氣。這種方程可不是咱們學的只有1個x的方程，它們可復雜了，運算量很大，一般要用超級計算機才能完成。在計算機沒普及的年代，科學家們還要用算盤來算呢。

計算機接收到各種觀測數(shù)據后，經過處理，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（如下圖）。這樣，廣大地區(qū)在同一時間內觀測到的氣象要素如風、云、溫度、濕度、氣壓，以及陰、晴、雨、雪等天氣狀況，就會呈現(xiàn)在同一張?zhí)鞖鈭D上。然后預報人員要對天氣圖作進一步分析，并將分析結果用不同顏色的線條、符號圈畫、標記出來。

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

最后，氣象部門把預報結果發(fā)布到媒體上，我們就可獲知未來的天氣狀況啦。

天氣預報有意思嗎？想不想做個小小預報員？本期的《妙妙手工》將會教你做兩款氣象儀器，建起自己的氣象站哦。最后請你完成一個趣味任務：搜集一些天氣諺語，然后觀察看看，它們說得準不準。