天气预报那些事

程醉

虽然每天晚上《新闻联播》之后播出的《天气预报》只有短短的五分钟，却是中央电视台收视率极高的节目。从开始预报次日是天晴、下雨或阴天，到后来预报次日的降水概率，再到现在能预测未来几天的天气，天气预报的形式也在不知不觉地发生着变化……

我国古人对天气的预测可以追溯到商周时期，而古人对天气引起的人和物的变化，观察更是无微不至。

东汉时期的思想家王充在《论衡》中写道：“天气变於上，人物应於下矣……故天且雨，蝼蚁徙，丘蚓出，琴弦缓，固疾发，此物为天所动之验也。”这段话的大意是，气候有变化，人和物体则会产生相应的变化，如果要下雨，蚂蚁会搬家，蚯蚓会到地面上来，琴弦的声音会变得低沉，人身上的老毛病也会复发。

《诗经》中写道：“我有嘉宾，鼓瑟鼓琴。”在古代，琴和瑟是两种不同的弦乐器。曾侯乙墓出土的瑟，其最粗的几根低音弦用的是牛筋制作而成。而当时的琴弦是用蚕丝，再根据“宫、商、角、徵、羽、文、武”七弦音阶的需要，采用不同的方法制作而成。不论是牛筋还是蚕丝，其吸湿性能都很好，一旦空气中湿度大，它们就会因为吸入水分而发生细微的声音改变。

不过，在西汉时期，古人已经制作出测量燥湿之气的工具。在淮南王刘安编撰的《淮南子》中提到“悬羽与炭，而知燥湿之气”，意思是将鸟类的羽毛和木炭分别放置于天平的两端，并使其保持平衡。由于羽毛的吸湿能力弱，木炭的吸湿能力强，所以当木炭端上翘时，说明空气中湿度小，反之则說明空气中湿度大，可能要下雨了。刘安记载的这种装置，可以说是天平式湿度计的雏形了。

在漫长的岁月变迁中，古人根据对天气观察的经验积累，也总结了不少预测天气的民间谚语。比如，以云彩状态预测的“天上扫帚云，三天雨降淋”，以动物行为预测的“喜鹊枝头叫，出门晴天报”，以人体变化预测的“腰酸疮疤痒，有雨在半晌”，等等。

即使你不经常收看《天气预报》，也肯定听说过风云气象卫星。在近四十年的时间里，“风云”气象卫星系列为我国气象预报、气候预测、生态环境监测、防灾减灾等工作做出了重要贡献。

那么，什么是气象卫星呢？它又是如何进行天气预报的呢？

简单地说，气象卫星就是对地球大气层的“风起云涌”及海洋水色、植被、冰雪覆盖等情况进行观测的人造地球卫星。气象卫星上面搭载着很多遥感设备，能够接收并测量地球发出的可见光、红外光、微波辐射等数据。随后，气象卫星会将收集到的数据传回地面基地。地面基地处理气象卫星发送回来的数据后，再将这些气象资料上传计算机，开启数值预报模式，从而预测未来的气象情况。

在《天气预报》中，预报员经常会指着卫星云图分析未来的气象走势。那么，卫星云图又是什么呢？卫星云图是由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表面特征的图像。卫星云图大致分为可见光云图和红外线云图两大类，科学家可以通过卫星云图的形状、纹理、亮度等特征，判断出云的种类和降水情况，进而推断出温带气旋、热带风暴等位置。

根据观测需要，目前气象卫星主要分为极轨卫星和静止卫星两大类。极轨气象卫星是太阳同步轨道卫星，在轨高度大约800千米，每12小时可无缝隙观测地球一次。静止卫星是地球同步轨道卫星，在赤道上空约3.6万千米的地方，可对地球三分之一的区域持续进行气象观测。

相对准确的天气预报是一个系统作战的结果，除了天基（气象卫星）之外，地基、空基的观察也不可或缺。

地基气象观测主要指以地表为观测平台，用目测或气象仪器对大气进行的气象观测。大致来说，就是在气象观测场站或气象观测船上用气象多普勒雷达、测风经纬仪等设备对上空的气象情况进行观测。气象多普勒雷达是一种利用多普勒效应来测量风、云和降水粒子等相对于雷达的径向运动速度的雷达，其原理大致是使用X、C和S波段测得的降水粒子的多普勒速度，推测出降水、暴雨、冰雹等气象信息。

空基气象观测就是指将相关的传感器放到地球表面以上大气层的观测平台上进行的气象观测。空基的观测平台大致有探空气球、飞机、火箭、无人机等。其中，探空气球因为只需要充满氢气或氦气，并不需要动力，所以成本很低，且使用起来非常方便。因此，在空基气象观测中，探空气球的使用比较频繁。

另外，在地基气象观测中，测雨雷达、测风雷达等常规气象雷达被大量使用。

然而，即便是我们已经拥有了天基、地基、空基这些气象观测系统，但是受到卫星的分辨率、雷达的穿透力等因素的影响，天气预报仍然不能尽善尽美，尤其是对小区域内极端天气的预报，现在还不尽如人意。