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科学现场:天有不测风云

http://www.sina.com.cn 2008年01月16日 08:01  中国青年报

  受嘲弄的天气预报员

  因为自己的职业而成为人们开玩笑的对象,比尔·基尔斯(Bill Giles)已经习以为常了。

  拜见岳母时,家中的清洁工插话说:“我从不看你的节目,因为它就没准过。”

  拜见女王伊丽莎白二世时,其丈夫菲利普亲王揶揄他:“今天明明下雨,你们怎么敢瞪着眼睛说是大晴天?”

  有人私下对他开玩笑,“天气预报员恐怕是唯一说谎却不扣工资的职业”;还有人说他从事的是“最明目张胆的伪科学”。

  这个68岁的英国人,在英国气象局工作了40多年。大学毕业后先是做一名气象观察员,从1983年开始,他领导英国广播公司气象中心的气象广播小组,直到2000年从气象局退休。

  上周末在北京,比尔遭遇了同样的尴尬。在上百名听众里,只有6个人依据天气预报做了出行准备。此番,他应英国使馆文化教育处之邀,向公众讲述天气预报背后的故事。

  英国广播公司气象中心目前的天气预报准确率是86%。这一数字,代表着世界上天气预报的最高水平,也让比尔为之骄傲。

  在他参加工作的上世纪50年代,这个数字还停留在70%左右。当时,比尔刚从布里斯托大学理工学院的气象学专业毕业,正值以电脑为计算工具的数值预报法投入使用。

  此前的通用方法是天气图预报法,即从同一时刻的各层天气图上分析天气状况,再从前后连贯的几个时刻天气图上判断出这些状况的生成、移动、发展、消失等变化。根据这些分析,应用空气动力学原理来预测各个天气系统的未来演变,做出天气形势的预报。

  天气图最早出现于100多年前的欧洲。这项技术得益于电报和探空气球的发明,地面和高空的气象报告可以被较快地传递和集中。17世纪中叶,意大利人托里拆利发明了气压表,为气象观测进入应用仪器阶段打下基础。随着气象站的建立和气象理论的发展,出现了根据当地气象资料演变规律来预测未来天气的单站预报方法。

  1857年荷兰人白贝罗发现了风压定律;60年后挪威人皮叶克尼斯父子等创立了气团和锋面的学说;1937年美籍瑞典人罗斯贝创立了大气长波理论——诸多创新都使天气图预报方法日趋成熟。

  但气象图预报法与预报员的实践经验有很大关系,具有不少主观成分。第一次世界大战期间,英国科学家查理逊展开了崭新的尝试。他利用观测网络来进行海量计算,希望通过数值计算来预报未来天气。可惜计算机那时还没有问世,查理逊不得不动用6.4万名员工日以继夜地运算,最终宣告失败。

  这一难题直到1950年,才被美国数学家诺伊曼解决。他利用一台重达30吨且耗电150千瓦的计算机,得出和传统方法相同的结果。

  年近七旬的比尔亲历了“大块头”时代的天气预报。作为英国气象局的职员,他所使用的首批计算机内存大小只相当于如今的移动电话。这个观察员的日常工作就是呆在英国西南部的一所气象站,将信息转化成数字编码传送到总部。

  这是数值预报法的前期工作之一。这位老手打了个比方解释:“想象大气层被网住,然后以三维空间分成无数个‘盒子’。”目前网眼的间距设定为99公里,不过某些区域并不固定。电脑运算首先要取得每个网眼点的气象值——从地表至高空的气象网络,包括大气风速、压力、温度、湿度。

  做到这些并不容易。地球表面71%为海洋所覆盖,这就需要载有观测人员的巡逻船只,以及各种漂浮浮标。而监视全球大气至少需要5个同步卫星,外加一个极轨卫星填补观测死角。

  以上各种资料经过电脑的复杂数学运算,再求解大气动力学和热力学方程组,最后得出结果——以简化的图像来模拟某个特定时间内的天气情况。

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