西望黄河
我国是世界上最早且一直不断地设立观象台的国家。周朝文王时期,设立太史,修建灵台、灵囿和灵沼,灵台用于观测物候天象,是有文字记载和确切地址的、中国最古老的观象台,具备了观测天象、气象和物候等功能。
东汉时期,张衡发明的地动仪曾成功地测知地震。鲜为人知的是,张衡还精通气象观测,发明了世界上第一个测定风向的仪器——相风铜乌。据说,相风铜乌通过丝绸之路传到欧洲,直到12世纪,欧洲的屋顶上才第一次出现候风鸡,比张衡的相风铜乌晚了1000多年。为了纪念这位黄河岸边的科学家,国际小行星中心将第1802号小行星命名为“张衡星”。
唐朝天文学家李淳风是世界上第一个给风定级定向的人,他将风划分为8个等级、24个方位,比英国人蒲福早了1000多年。
宋朝科学家沈括在他的笔记体巨著《梦溪笔谈》里有许多涉及气象方面的论述。沈括认为,彩虹是阳光照射到小水滴上经过反射和折射形成的,由此他提出大胆假设:太阳光在到达地面之前,在大气层形成了折射,因此太阳的目测位置与实际位置存在差异。这位东方学者的大胆推测令那些信仰上帝的西方人闻之色变。1000多年后,第2027号小行星被命名为“沈括星”。
到了元朝,经过郭守敬和王恂等一批天文气象学家的努力,天文气象学已经发展到当时的世界先进水平。1977年,第2012号小行星被命名为“郭守敬星”。
明朝杰出的科学家、政治家徐光启编撰了一部《农政全书》,系统地总结了从远古到明朝以来中国在农业科学方面的成就,其中有多处涉及天气与气候。值得一提的是,那时徐光启就发现了纬度变化对农作物生长的影响,强调应该关注南北气候的差异,以便因天制宜、引种改制。300多年后的今天,农业倡导气候区划、气候评估和因地制宜,可谓与之一脉相承,并且将其发扬光大。
令人遗憾的是,中国古代气象科技到了徐光启这里几乎就停滞了。
中国近代气象科技的追赶始于辛亥革命后。1912年,中华民国政府在北京建立中央观象台,蒋丙然成为中国第一个官方发布天气预报的人。1913年起,北洋政府农商部附设测候所,军事和交通部门纷纷建立测候所,学校开设气象课,甚至连“下海”创业的清末状元张謇也于1916年在南通创办民办气象台。中国近代气象发展的大幕由此拉开一角。
1921年,中国共产党成立,中国气象队伍里从此有了共产党人的身影。
陕北有延安
1941年12月,日军偷袭珍珠港,使得美国最终参战。美国与日本之间横亘着太平洋,打击日本主要依靠海军和空军,因而必须掌握足够的气象和军事信息。美国认为中国在地理位置上占有优势,为了赢得战争,美国必须同中国的军情机构合作。1943年4月,中美双方在华盛顿正式签订《中美特种技术合作协定》。该协定第一条明确指出,合作目的是共同对日作战,组建中美特种技术合作所,交换日军军事情报和搜集中国大陆气象情报,协助美军在中国沿海登陆作战。协定还规定,在对日作战取得胜利后,中美特种技术合作所立即撤销。
出于对日作战需要以及战后对中国的影响和控制,在对待中国的内政问题上,美国总统罗斯福支持蒋介石和国民党政府,同时希望中国各派政治力量,特别是国共两党团结起来,更加有效地进行抗战。中缅印战区美军总司令史迪威曾提出要给中共军队配备美式装备以及动用中共军队配合美军对日作战,蒋介石坚决不同意。为了得到更多的支援,蒋介石不止一次地以退出对日作战来要挟罗斯福,这令罗斯福深感不快,同时他对蒋介石消极抗日、积极反共的做法也颇为不满。
美军对日作战不仅要轰炸日本本土的战略设施,还要轰炸日本在中国东北的军工厂和战略设施,而这些都需要气象情报的支持。中美特种技术合作所在国民党控制区和沦陷区建有160多个气象站,这些气象站在对日作战中发挥了重要作用,但是共产党控制的解放区还没有气象台站。随着时间的推移,中国共产党领导的军队积极开展敌后游击战争,武装力量迅速发展,解放区不断扩大,而国民党军队在1944年的豫湘桂战役中溃退千里,这让美国担心中国正面战场的军事危机会影响到美军太平洋战场,进而影响盟军以中国大陆为基地反攻日本的战略计划,因此罗斯福总统不顾蒋介石的阻挠,派出使团赴解放区进行考察。
1944年7月,以包瑞德上校为团长的美军观察组第一批成员飞抵延安,周恩来、朱德和叶剑英等中共主要领导人代表毛泽东到机场迎接。延安《解放日报》发表了社论,原来的标题是“欢迎美军观察组”,毛泽东审稿时特意改为“欢迎美军观察组的战友们”,添加了4个字,寓意深远。
在中共的安排下,美军观察组深入晋察冀抗日根据地进行考察,了解八路军作战能力以及中共执政能力和影响力,寻找适宜设立气象设施及小型电台的地点,以便为美军航空队提供可靠的气象情报。
两个月后,美军观察组在延安凤凰山建立气象站,为往来于延安的飞机提供气象保障。在此之前,延安马家湾的光华农场内有一个简易的气象观测场,但难以满足抗战对气象情报的需求。
清凉山气象训练队
抗战期间,美军在成都、昆明和衡阳等地设有空军基地,经常用B-29大型轰炸机轰炸日军控制的华北、东北以及日本本土,在执行完轰炸任务返回基地时,飞机往往由于燃料不足不得不中途迫降,因此急需解放区的气象情报。与此同时,国共合作期间美军飞机也经常往返于延安和重庆之间,需要了解延安周边的气象情况。为了获得解放区的气象情报,美军提出到解放区建立气象观测通信网。为了联合抗日,同时也为了维护主权与民族尊严,负责通信工作的中央军委三局与美军军事观察组进行了多次商谈,决定由中方主办气象人员训练班,美方派员协助训练,培训结束后由中方派人在各解放区建立气象观测站,美方提供仪器设备,气象资料由中央军委三局通信总台统一收集后交由美方。由此,学气象的张乃召便被推到了前台。
1937年,张乃召从清华大学气象专业毕业后奔赴延安参加革命,一度在延安军医大学工作。中央决定抽调张乃召来组建气象训练队,担任翻译兼授课老师。时任八路军总参谋长叶剑英亲自找他谈话,鼓励他与美方人员搞好合作,尽快把陕甘宁边区和解放区的气象台站建起来。
1945年3月的延安,春寒料峭,时有风沙。在清凉山的窑洞里,诞生了我党我军历史上第一支21人的气象训练队。当时的教学条件非常差,教室设在土窑洞里,学员们用双膝当桌、石头为凳。书写用纸匮乏,学员们就找来破旧的线装书和旧讲义记笔记;没有墨水,学员们就用锅灰水代替。虽然条件极其艰苦,但学员们的学习热情非常高。
训练队的学员们文化程度大都不高,部分学员只有初中文化程度。他们有报务基础,对通信方法、电报编译等都有一定的了解,所以学习美军提供的无线电设备比较轻松,但对学习气象知识感到困难较大。有一次,一位学员看到空盒气压表,问张乃召:“这气压表怎么不走?是不是坏了?”面对这种情况,张乃召与美方气象教员密切协作,课堂上尽量讲得慢一点、细一点,课后张乃召耐心地给大家答疑。他特别注重对学员操作技能的训练,每个观测项目实习前他都反复讲述、示范,然后让学员逐个操作。对于云状的识别,张乃召更是要求学员下狠功夫。由于延安地处黄土高原,春季的天空往往碧蓝如洗、万里无云,所以一旦有云出现,张乃召就马上叫学员出来观测辨认,有时晚上甚至半夜出现了形状典型或不多见的云,张乃召发现后也会立即把大家从床上叫起来观测,以便大家积累更多的夜晚观测经验。
5月的延安,暖风习习,青草依依,清凉山气象训练队21名学员正式结业。在结业典礼上,叶剑英参谋长发表了热情洋溢的讲话,他鼓励大家到艰苦的地方去,到抗日前线去,努力工作,为革命做出贡献。随即,这批学员中有6人被派往陕甘宁边区和晋冀鲁豫解放区,建立了6个观测站,直到抗战胜利后才逐步撤离。
凤凰山八路军气象台
凤凰山是中共中央1937年到达延安后的第一个驻地,在这座山上,诞生了我党我军的第一个气象台。
1945年日军投降后,党中央决定在美军气象人员撤离之前接收美军观察组气象台,培养我们自己的气象队伍,于是组建了延安八路军总部气象台(简称延安气象台),由中央军委直接领导,张乃召担任台长。
在接收的美军观察组气象台的这批人中,有一位来自延安自然科学院的16岁英俊少年,叫邹竞蒙,他是著名的抗日爱国“七君子”之一的邹韬奋之子,30多年后,他将站在中国气象舞台的中心乃至世界气象舞台的最高处。
1946年2月,傅涌泉、苏中等一批年轻人由抗大七分校、陕甘宁边区政府调往延安气象台。新成员进入气象台不久,大家便听美国教员讲述了一件不久前发生的航空险情。
原来,不久前的1月底,周恩来乘飞机由西安飞赴重庆,在飞越秦岭时遭遇恶劣天气,机翼和机身上结满了冰,难以操纵。美军飞行人员给机上每人配发一个伞包时,独独少了叶挺的女儿小扬眉的。听到小扬眉的呜咽声,周恩来忙起身安慰,并解下自己的伞包给她背上。虽说最后有惊无险,但周恩来临危不惧、舍己为人的高贵品质和崇高境界,让人不禁肃然起敬。这件事让刚进气象台工作学习的邹竞蒙等学员第一次感受到气象对于飞行安全的重要性。
如果说这次航空险情对于他们只有一点触动,那么,之后的“四八”空难则让他们深受震撼。
“四八”空难也称黑茶山事件。1946年4月8日,秦邦宪和叶挺等中共领导人从重庆乘飞机回延安。飞机从重庆起飞时,浓雾重重,细雨蒙蒙。下午两点钟,飞机飞至延安上空时,因浓雾无法着陆,只得返回西安。在返回途中,飞机迷失方向,误入山西,撞到了海拔2000多米的黑茶山,机上17人全部遇难。飞机从重庆起飞后,地面无线电通信和无线电话一直难以与其联系上,中央办公厅指示加密气象观测,每小时4次。一直到下午4点多钟,仍没有飞机通信或其他信息。直到4月11日晚,党中央接到晋绥边区电报,在黑茶山上发现了该机残骸。
6月下旬的一天上午,邹竞蒙等人还没从“四八”空难的阴影中解脱出来,突然接到一个秘密任务:有一架重要的飞机降落延安,要求对降落的飞机和延安的天气状况保密。
飞机降落延安机场时,美军观察组只知道有一架飞机着陆,但不知道具体情况,因此急于向北平查询此事。在张乃召的组织下,气象台和电台工作人员采取一切手段,想方设法拖延时间,使美军的电报发不出去或发不清楚。为了防止国民党军队对延安实施空袭,气象台还采取措施,对延安的天气情况实行封锁。发报时,有人在报房里把大功率的电烙铁、大灯泡接上了电源,尽量降低电压,造成通信困难,还有人找来了一台电风扇,插上电源,提起来在发报机前走来走去,发出很大的噪音,对信号进行干扰,使国民党方难以抄收。
几天后他们才知道,原来是国民党飞行员刘善本驾机起义,飞抵延安。
刘善本,山东昌乐县人,国民党空军八大队作战参谋、上尉飞行员。抗战初期,他多次驾机袭击日军,1943年被派往美国学习,1945年春取道印度回国时被通知在卡拉奇“就地待命”6个多月,直到日本投降后才准予回国。他目睹了国民党不顾人民死活,蓄意制造内战的现实,对国民党当局深感失望。1946年6月26日,他驾驶B-24型飞机从成都飞往昆明,巧妙地摆脱地面控制,驾机起义成功,开创了国民党空军驾机起义的先河。
完成了多次重要的飞行保障任务后,新生的气象台得到了党中央的高度重视,周恩来、朱德、叶剑英、杨尚昆等领导人多次莅临气象台视察,毛泽东主席将盖有一方“毛泽东”蓝紫色印章的《自然地理》赠送给气象台,周恩来在重庆专门为延安气象台邮寄了一批书籍资料。
延安气象台成立前后,正值国共两党重庆谈判期间,中共领导人要乘坐飞机频繁往返于延安与重庆、南京等地,因此延安气象台一成立就担负起飞行安全气象保障任务。于是,刘善本被请来讲了几次课。刘善本是航校科班出身,经历过严格的飞行训练,参加过多次军事活动,有丰富的飞行实践经验,对气象条件与飞行关系有深刻的体会。他既讲气象原理又结合实例,比如飞机结冰的气象条件、地形对飞机的影响、什么样的强对流可以把飞机切断等,生动而深刻。延安气象台这种理论联系实际、及时提高气象保障能力的教学方法,为之后我军飞行安全气象保障奠定了基础。
1947年春,国民党胡宗南部对延安发起猖狂进攻,延安气象台随军撤离,改名为军委三局气象队。
中共中央考虑到空军和海军不但需要陆空通信人员,还需要大批气象人员,因此调派军委三局气象队张乃召等人到华北电信工程专科学校(简称华北电专)进行气象培训。张乃召等一行7人用骡马驮着气象仪器,昼伏夜行,风餐露宿,跋山涉水,历尽艰难,辗转2000多公里,历时一年半,于1948年8月一个阳光灿烂的早晨,来到位于获鹿县李家庄的华北电专。
星火燎原
1949年1月底,北平和平解放。4月1日,华北军区航空处在北平成立,航空处下设场站科,张乃召担任场站科科长,邹竞蒙担任场站科气象股股长。这是中央军委气象局成立前的第一个气象管理机构。随着全国各地陆续解放,这个新成立的机构不断派出干部北上南下,接收各地气象台站。他们历尽艰辛,斗智斗勇,经受了一次次考验,邹竞蒙就是其中一员。不过,对于年轻的邹竞蒙而言,最严峻的一次考验莫过于开国大典的气象保障服务。
1949年10月1日下午的北京,风和日丽,毛泽东主席在天安门城楼向全世界庄严宣告中华人民共和国中央人民政府成立,随即在天安门广场举行了盛大的阅兵仪式。
阅兵式上空军驾机领航的正是刘善本。刘善本可能不知道,组织实施这次飞行气象保障的,正是当年听他讲过课的大男孩邹竞蒙。这次受阅飞行是新中国成立后的第一次,是一次多机种、大机群编队活动,要求队形整齐、航线准确、按时通过天安门,飞行气象保障工作复杂且艰巨,不仅要掌握起飞机场的天气状况,还要掌握飞行航线、备降机场的天气状况。初次上阵的邹竞蒙和战友们细心周到,准备充分,圆满地完成了任务,受到党中央和毛泽东主席的表扬。
1949年12月8日,中央人民政府人民革命军事委员会气象局(简称中央军委气象局)成立,从此拉开了中国共产党领导下的人民气象事业的大幕,星星之火,终于燎原。
1953年8月1日,毛泽东主席和周恩来总理联合发布命令,决定将气象部门从军队建制转为政府建制,明确气象工作既要为国防建设服务,同时又要为经济建设服务。经周恩来总理核定,中央军委气象局改名为中央气象局,1982年8月改称中国气象局。
气象探测从地面开始
最早的气象探测始于地面,称为地面观测。地面观测是指在各种地面观测平台上,用仪器或目力对气象要素和天气现象进行测量和观察。
百叶箱是观测场最醒目的标志之一,是气象台站的“地标建筑”。
百叶箱里温度表显示的温度与箱外大气的温度有一定差异,与人们感觉到的温度差异更大。其实,即便是同样的温度,由于气压、湿度和风速的不同,人们的感觉也有所不同。这便是我们常说的体感温度差异。
在1979年至2002年参加过高考的人应该记忆犹新,那时的高考时间为每年7月7日至9日。那三天,一方面由于精神高度紧张,另一方面因为天气闷热难熬,考生们常常汗流浃背,在考卷和稿纸上留下一片汗渍,甚至导致考卷模糊,高考如同被高“烤”。后来国家教育部就高考时间调整一事,委托中国气象局展开调研。气象部门对1971年至2000年期间的6月10日至20日、7月5日至15日两个时段全国省会级城市的最高气温、最低气温、湿度和台风发生频率等进行了统计分析。分析发现,每年6月的这段时间,相对于7月同期而言,平均气温和湿度明显偏低,体感温度同样偏低,台风和洪涝灾害发生的概率也比7月上旬要小。依据这份报告,国家教育部在反复论证的基础上,决定从2003年开始,将高考时间提前至每年的6月7日至9日,从而减轻了高温的负面影响。
代号“701”
1969年1月下旬,一场史无前例的寒潮侵袭我国,全国自北向南出现降雪、降温天气,交通瘫痪,通信中断,地处江南的杭州最低气温居然达到-9.6℃,武汉也出现了-17.4℃的低温。
1月29日,周恩来召集当时的邮电部、铁道部和气象局主要领导,点名要听取有关通信和气象工作的汇报。“观测资料极为有限,让预报无法提前做出。”当时周恩来已经敏锐地了解到大洋彼岸美国人的气象卫星极大地提升了美国的天气预报水平,认识到卫星的重要性。他指示说:“我们要搞自己的气象卫星,在我们的卫星没有上天之前,可以先接收国外的卫星资料。”
气象卫星是从太空对地球大气层进行气象观测的人造地球卫星,它实质上是一个高悬在太空的自动气象站。在气象卫星出现以前,人类都是从地面自下而上,局部、间断地观测大气,气象卫星使人类观测大气离开地面和大气,从遥远的宇宙空间自上而下连续不断地进行观测。气象卫星上载有各种气象遥感设备,可以探测地球和大气层的可见光、红外线、微波等电磁波,并将它们转换成电信号传送给地面站,地面站再将卫星传来的电信号复原,绘制成各种云图,经进一步的处理计算,得出各种气象资料。气象卫星的观测范围广,不受自然条件和地域条件限制,是世界上应用最广的卫星之一。
卫星云图的拍摄有两种形式。一种是借助于地球上物体对太阳光的反射程度而拍摄的可见光云图,只限于白天工作;另一种是借助地球表面物体温度和大气层温度辐射的程度,形成红外云图,可以全天候工作。
1970年4月24日,中国第一颗人造卫星“东方红一号”成功发射,中国成为继美国、苏联、法国和日本之后第五个能制造和发射人造卫星的国家。
1970年5月,中央气象局、中科院和二炮等单位组建了气象卫星筹备组,办公室设在中央气象局情报所的311房间,为保密起见,对外称为“311小组”。筹备组只有13位成员,并且都不知道怎么搞气象卫星,大家从气象局小学搬来课桌和椅子,挤在这个小房间里开始学习研究。
1971年7月1日,中央军委下发文件,批准正式组建“气象卫星中心接收站”,即现在的“国家卫星气象中心”前身。为保密起见,这项工作代号为“701”。这份文件之所以由中央军委下发,是因为当时的中央气象局已与解放军总参谋部气象局合并,归属总参谋部领导。
1973年6月,中央气象局与总参气象局再度分开,气象卫星的研制划归中央气象局负责。
极轨卫星一波三折
1977年11月,我国第一颗极轨气象卫星总体协调会在上海召开,称“7711会议”。这次会议确定了我国第一颗气象卫星的主要性能、指标和参数,并将我国第一颗极轨气象卫星命名为“风云一号”,代号“FY-1”。不久,“风云一号”正式列入国家“六五”计划和“七五”计划,从此全面拉开了我国气象卫星建设的序幕。
“7711会议”之后,地面资料接收处理系统的技术准备工作也在抓紧进行。这项工程简称“三站一中心”,其中包括设在北京的中央气象局院内的国家卫星气象中心以及广州、佳木斯和乌鲁木齐的三个气象卫星地面站。
就在“三站一中心”工程紧锣密鼓地进行时,1987年5月至6月间,黑龙江大兴安岭发生了火灾,大火燃烧了28天,100多万公顷森林被吞噬,成为新中国成立以来最严重的一次特大森林火灾。
最早发现火情的是国家气象局卫星中心。当时气象局接收的是美国诺阿极轨卫星提供的黑白可见光云图,气象人员在分析卫星云图时,发现大兴安岭地区有一个耀眼的白色亮点并有扩大之势。在随后的灭火工作中,气象部门通过卫星监测火情动向,预报天气状况,特别是风向、风速、有无降水,即时向国务院和有关部门汇报,还多次抓住有利时机开展人工增雨。中央电视台在多档新闻和《天气预报》节目中,用卫星云图显示火灾面积的变化。因为这次森林大火,全国上下对气象卫星云图有了更多的了解和期盼。
1988年9月7日凌晨,我国第一颗试验型极轨气象卫星“风云一号”A星成功发射,乌鲁木齐卫星地面站当天早晨就接收到“风云一号”发回的第一张卫星云图照片,图像清晰、地貌鲜明,这标志着我国进入了从空间探测地球大气的新阶段,具有划时代的历史意义。
然而,有一天卫星过境时,信号突然时有时无。到了第39天,云图越来越偏斜,最后只留下地球的一条弧线。卫星姿态失控,导致整个卫星失效。“风云一号”A星的设计寿命为1年,考核寿命为6个月。卫星的失效让所有参与研制的工作人员很是失望,但他们并不气馁,精心总结,期待着下一颗卫星的成功。他们知道,美国的第一颗试验气象卫星在轨工作也只有89天。
两年后,“风云一号”B星发射成功,但也没有达到设计寿命要求。中国航天人和气象人没有气馁,1999年和2002年,我国又相继发射了“风云一号”C星和D星。这两颗极轨卫星在原有技术状态下,遥感探测器的通道数量增加到10个,是当年的A星和B星的两倍,此外在传输速率和存贮容量方面都有很大程度的提高,卫星运行状况和寿命都超出了设计水平,被世界气象组织纳入全球业务应用气象卫星序列。
2008年,我国新一代极轨气象卫星“风云三号”A星发射成功并投入业务运行。它首次实现了全球、全天候、多光谱、三维和定量探测,实现了从单一遥感成像到地球环境综合探测、从光学遥感到微波遥感、从千米级分辨率到百米级分辨率、从国内接收到极地接收四大技术的突破,极大地提升了我国综合气象观测系统的能力,是我国气象卫星和卫星气象事业发展的又一重要里程碑。
我国极轨气象卫星一波三折,静止卫星也命运多舛,直到2016年,我国新一代静止气象卫星“风云四号”才顺利升空。它不仅是我国风云卫星中最先进的一颗,也代表着世界同类卫星中的最高水平。
2017年9月25日,微信启动画面由美国人拍摄的“蓝色弹珠”图换成了“风云四号”A星拍摄的卫星云图。原来的画面中心线在非洲和印度洋,而现在的画面中心线对准的是赤道和104.7°E线的交汇处,几乎穿过中国的几何中心(兰州附近)。这次微信启动画面选取的是北京时间2017年6月7日13时00分拍摄的可见光云图。云图显示,此时西北太平洋副热带高压正在西伸,梅雨锋已经进入江南,北印度洋夏季风开始启动,从索马里到中南半岛有密集的季风云团出现,与此同时,北方冷涡频繁光顾,我国东北正有一个冷涡活动,这是典型的6月初的气候特征。
从寒潮警报说起
我国气象服务的内容及其发展取决于时代需求和国家需求,从以军事服务、农业服务为重点,到向城市、交通、旅游、生态等行业渗透,气象服务的广度和深度不断加强,内涵不断丰富。
中央军委气象局成立时,解放战争尚未结束。1950年6月,朝鲜战争爆发,中央军委气象局便承担起为军事行动提供气象保障的任务。由于气象情报与战争的胜负息息相关,天气预报和气候资料当时都属于国家机密,采用加密传送,即使对外公布台风等重大灾害性天气预报,也会严格审批并控制范围。最终促使气象保密有所松动的,是1953年的一场寒潮。
1953年3月,中共中央发布了《关于春耕生产给各级党委的指示》,4月中旬,中国南方进入忙碌的春耕大生产季节,北方也已进入小麦拔节期。恰在此时,一场罕见的“倒春寒”突如其来,从北方一路南下,席卷整个中原大地。巨大的灾难和大量的灾民惊动了周恩来总理,也惊动了毛泽东主席。毛泽东主席批示:气象部门要把天气常常告诉老百姓。
所以当1954年3月全国春耕大生产即将拉开序幕时,鉴于上一年的寒潮教训,政务院特别颁布了《关于加强天气预报、警报和预防工作的指示》,要求全国各地政府和气象部门做好天气预报工作。从这时起,每当有寒潮和台风等重大灾害性天气时,广播电台都会在严格审查后对外播报天气预报。
1954年初也出现了寒潮,只是这场寒潮强度和范围没有上一年的大,而到了年末,积蓄已久的冷空气一次次南下,仿佛是在补充年初的“亏欠”,长江中下游地区出现持续低温雨雪天气。1955年1月6日,合肥最低气温达到-20.6℃,南京为-14℃,到了1月10日,连海口的最低气温都下降到2.8℃。这次寒潮创造了许多低温纪录。
1955年3月,中央气象局决定,以后凡有经过我国转向日本和朝鲜的寒潮、台风以及8级以上的大风时,中央人民广播电台将以日语和朝鲜语向他们播报。
这种保密条件下的天气预报广播直到1956年6月1日才得以正式解除保密。从此,天气预报每天通过广播和报纸公开对外发布。
值得一提的是,1972年8月的一天晚上,当周恩来总理看到《天气公告》预报第9号强台风将影响台湾时,立即在上面作出批示:“要将这一预报告知台湾同胞,以预防台风袭击。”他还亲自审定第9号台风的第一次警报广播稿,在最后加上了一句“祝同胞们晚安”。从此,拉开了向台湾同胞提供台风和大风警报服务的序幕。
几十年不变的《渔舟唱晚》
1980年7月7日晚,正在收看中央电视台《新闻联播》的观众们惊讶地看到,《新闻联播》之后出现了《天气预报》节目。渐渐地,每当《渔舟唱晚》的乐曲响起,人们就知道《天气预报》节目开始了。
说来有趣,我国电视天气预报的开播源于一场“偶遇”。
1979年,中央气象台一行人去日本考察,考察期间有一次在餐馆用餐时,原本嘈杂的餐馆突然安静下来,原来是电视里的一档节目吸引了大家的目光。屏幕上,帅气的主持人正在播报天气预报,背景是一张天气形势图。
初次见识电视天气预报的中国考察团当即意识到,这是向社会公众发布天气预报的好办法,一致决定回国后将这种覆盖面广、通俗易懂的电视天气预报服务方式办起来。
在中央电视台的积极配合和指导下,《天气预报》节目终于在央视一套《新闻联播》的国内新闻和国际新闻之间亮相,虽然时间仅有短短的两分钟。
此后,尽管《天气预报》做了几次大的改版,但背景音乐几十年都没变过。有一次,《天气预报》节目组将背景音乐《渔舟唱晚》改成其他音乐,观众反应极大,于是几天后节目组又将背景音乐改回来了。2014年,节目组又尝试改换片头曲,其实只是把其中的音调做了改编,但许多观众还是表示不能接受。观众之所以如此喜欢这首曲子,除了它的优美意境和旋律外,还因为它承载着几代人的回忆。据说《渔舟唱晚》最早是由晚唐诗人皮日休和陆龟蒙创作而成,后经历代音乐家用古筝等乐器改编和演奏,成为中国十大古曲之一。1984年,著名电子琴演奏大师浦琦璋将其改编成电子琴曲,节目组选取了其中一段作为《天气预报》的背景音乐。如今,它已成为14亿中国人最熟悉和喜爱的背景音乐之一,或许也是全世界所有电视栏目中播放时间最久的背景音乐。
评估巫山雨云
长江三峡由瞿塘峡、巫峡和西陵峡组成。三峡工程,又称三峡水电站、三峡大坝。三峡水电站是世界上规模最大的水电站,也是中国有史以来建设的最大型工程项目,它位于宜昌上游不远处的三斗坪,与下游的葛洲坝构成梯级电站。
早在1918年,孙中山在《建国方略》一文中就提出了建立三峡工程的设想。1950年2月,新中国刚刚成立不到半年,长江水利委员会便告成立,着手长江的综合治理工作。1955年,长江流域规划和三峡工程勘测工作全面展开,并于1957年底基本完成。
三峡工程最初的气象服务工作,主要是气象条件的调研与试验,为工程建设的前期准备工作提供依据。中央气象局联合中科院、北京大学和南京大学等机构,共同进行了三峡水库上下游的中期预报、大面积水面蒸发和三峡水库建成后对区域气候的影响等三项研究任务。
1959年,中央气象局首先联合南京大学、四川和湖北两省气象局,共同对三峡库区气候现状进行了考察,并对水库建成后对周边气候的影响进行评估。考察期间,项目组在巴东和奉节等地选择了4个剖面,在各剖面的长江两岸,从江边沿坡而上直到山顶,共设置了43个观测点,每天进行数次定时和不定时的观测。考察规模之大、考察内容之全面系统,在当时国内的山地河谷气候考察史上前无古人,在世界范围内也是史无前例。
中央气象局根据这次考察所获得的大量野外观测资料,结合三峡库区原有6个气象站的观测资料,深入研究并分析了三峡库区的气候现况和成因,以及长江水体对局地气候的影响与时空变化规律,并预测了三峡水库建成后可能产生的气候效应,写了近4万字的研究报告。出于保密,报告当时没有公开发表。
从20世纪50年代后期三峡工程立项到90年代正式开工,40年间气象服务工作伴随着三峡工程建设的起伏而起伏,但始终没有停止过。20世纪80年代中期,三峡工程建设再次列入国家议事日程。为做好气象服务工作,1984年6月,中国气象局成立了长江三峡工程气象服务领导小组,负责协调与审查三峡地区气象事业规划等,要求全国气象部门大力支持三峡地区的气象工作。本着边建设边服务的方针,三峡工程的气象服务有条不紊地推进。
1994年12月14日,时任国务院总理李鹏在宜昌三斗坪向全世界宣布,当今世界第一大水电工程正式开工。2003年,三峡水库开始蓄水发电。6年后,三峡工程全部完工。
三峡水电开发是中国可持续发展,尤其是清洁能源开发的一个重要里程碑。三峡水电站代替了大批火电机组,使每年的煤炭消耗量减少了5000万吨,减少了二氧化硫和二氧化碳等气体的排放量,对环境保护发挥了作用。但是,三峡工程建设所引发的移民搬迁和环境变化等诸多问题,使它从开始筹建的那一刻起,便伴随着巨大争议。
人们的担忧主要来自于水库的污染及其对周边生态造成的冲击,担心增大了近三倍的水面会导致气候变化以及三峡截留泥沙导致的河床变浅、下游湖泊难补江水等问题。特别是2006年夏,四川省和重庆市遇到了新中国成立以来最严重的旱灾和高温;2007年夏,四川盆地遭受了自1998年洪水以来最大的降雨;2011年3月之后,长江中下游地区遭遇了历史罕见的干旱,降水量达到50年来最低水平。一时间,三峡工程再次被公众推到舆论浪尖上,有人甚至将2008年的汶川地震也说成是三峡水库压力所致。关键时刻,气象部门多次召开新闻发布会或在国内外期刊上发表专著,以多年的观测事实和研究成果向媒体及公众澄清事实、答疑解惑。
一些人认为,三峡工程改变了原有地貌,阻碍了自然水循环,因此造成西南地区发生干旱等灾害。其实这种说法是站不住脚的,因为蓄水位不足200米的三峡大坝,高度远低于周围的崇山峻岭,不可能阻断发生在高空的水汽循环。当然,就像森林变成城市可以影响当地气候一样,三峡库区水体也会对局地小气候产生影响,如改变局地气温、湿度和蒸发量等等,但影响范围也仅限于库区周围,不可能造成区域性的极端气候。后来的长期观测数据也证明了这一点。
中国气象局国家气候中心的研究发现,2011年干旱的主因是当年上半年长江中下游地区,尤其是洞庭湖和鄱阳湖地区总体降水量严重减少,与三峡工程并无直接关系。相反,由于三峡水库及时向下游放水,在一定程度上缓解了旱情。
研究表明,三峡库区的气温和降水变化,与长江上游乃至整个长江流域的变化趋势是一致的。从三峡蓄水运行以来的气候监测结果看,库区气候主要受大气候环境影响,库区蓄水运行对周边的气候影响很小。其中水库对气温的影响表现为夏季有弱降温、冬季有弱增温效应,全年以增温效应为主,影响幅度小于自然变率,影响范围是近水库区,离长江干流不超过20公里。此外,没有监测到库区蓄水对局地降水产生影响。
气象专家认为,三峡工程的局部气候影响,将是一个复杂和长期的气候调节过程,目前的结论只是蓄水几年内的观测分析结果,而这一结果到底是气候变暖大背景下库区升温的时间差还是水域扩大造成的,有待更长时间的观测分析。
自2009年三峡工程完工以来,中国气象局发布了一系列有关长江三峡库区气候变化影响的评估报告。特别是2017年3月,国家气候中心发布了《2016年度长江三峡地区气候状况监测报告》,这是组织国内外专家共同开展的三峡工程气候效应的阶段性评估。2010年11月,《长江三峡库区气候变化影响评估报告》出版发行,这本书是为第二次《气候变化国家评估报告》而编制,也为联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)《第五次评估报告》提供了科学依据。
总之,在三峡工程的建设过程中,从立项之初的气候考察和评估,到建设期间的天气预报服务,再到建成后的追踪观测和气候分析,气象部门服务其中,担当始终。
鸟巢今夜无雨
2008年,第29届夏季奥运会于8月8日至24日在北京成功举行。奥运会期间,7个主、协办城市,南方的上海和香港正值盛夏,易受台风侵袭。其他5个北方城市正值主汛期,高温、暴雨、雷电和台风等灾害性天气时有发生。面对如此复杂多变的天气形势,中国气象局按照党中央、国务院部署,围绕“有特色、高水平”奥运气象服务目标,精心组织,周密部署,集全国气象台站之智,举全国气象台站之力,为奥运火炬接力珠峰传递和境内外134个城市的传递、奥运会开闭幕式、奥运会体育赛事、城市运行保障和公众出行观赛提供了出色的气象保障服务。尤其是在奥运史上首次实施人工消雨作业,成功地实现了“鸟巢今夜无雨”,保障了开幕式、闭幕式顺利进行。
2001年,北京奥运会申办成功后,国际奥委会最初决定的赛事时间为7月25日至8月10日。而这段时间,北京容易出现强降雨,高温高湿,体感温度更高,极易影响运动员正常发挥。
到底什么时段举办奥运会最为合适?气象专家们详细分析了北京地区1951年至2001年的气候资料,对各种高影响天气的发生频率、天气舒适度等进行综合分析后指出,8月中旬以后,北京发生高影响天气的可能性逐渐降低,平均气温比原定时间下降1.7℃,降雨概率下降21%,建议将赛事推迟至8月下旬进行。但这个时间段与欧美假期以及美国网球公开赛、北美职业棒球联赛等重大赛事的时间有冲突,经过双方数轮谈判协商,最终将开幕时间延后至8月8日。当2008年7月下旬北京的一场场滂沱大雨从天而降时,国际奥组委官员由衷地感慨当初的延期决定是明智的。
2008年5月8日,奥运圣火成功登顶珠峰,并在珠峰顶完成火炬传递活动。在奥运圣火成功登顶珠峰的背后,是由38位气象专家组成的中央气象台珠峰气象保障队的出色服务,当年8次考察珠峰、电影《攀登者》原型人物高登义院士被聘请为气象顾问。
2008年6月2日起,北京赛区的“奥运气象服务业务系统”全面进入业务化运行。为了确保这套系统在奥运会期间能够快速、有效地向奥组委和社会公众提供各项气象服务产品,北京市气象局连续组织了一系列有关奥运气象服务的应急演练,还参与了国家“长城5号”反恐袭击多部门联合演练、北京市组织的环境交通城市运行演练、多部门联合组织的防汛供水排水综合应急联动演练等活动。
2008年7月16日,北京奥运气象服务网中英文网站正式上线,为公众和赛事及时提供了全方位资讯。从8月6日起,新创刊的国内唯一一份天气资讯类报纸《奥运天气资讯》随同《北京日报》免费发送,为奥运气象服务增添了新的信息渠道。
万事俱备,只待东风。
2008年8月8日开幕式这天早晨,北京郊区密云和怀柔等地出现降水。
午后,北京周边上空出现发展旺盛的对流云,并向鸟巢上方逼近。
16时,各人工影响天气作业区域相继开始人工消雨作业,北京周边的对流云团被碘化银火箭弹打散。
23时30分,开幕式人工消雨作业告一段落。
据统计,这一天,气象部门共组织了20轮次地面消雨拦截作业,累计发射火箭弹1104枚,成功实现了“鸟巢今夜无雨”。
在北京奥运会召开的十几个日日夜夜里,全体气象人心随奥运而动、情伴梦想而生,用真情、智慧和勤劳撑起了奥运五彩天空,奏响了追求卓越、传递梦想的奥运气象服务乐章。
相伴中国航天
对航天工程而言,气象预报是决定航天工程成败的重要因素之一。
从1999年11月20日“神舟一号”飞船发射成功,到2008年9月28日“神舟七号”飞船顺利返回地面,中国气象一直伴飞中国航天,共同成长。
早在1993年11月,西安卫星测控中心与内蒙古自治区气象局的技术人员就对主着陆场周边四子王旗一带进行实地勘察和考察,了解当地天气气候背景。从1997年开始,军地双方为做好气象保障服务,作为“东道主”的内蒙古自治区气象局为相关气象台站培训预报技术人员,使他们迅速掌握主着陆场的天气气候规律和预报技术方法。
“神舟一号”于1999年11月20日在酒泉卫星发射中心顺利发射入轨,11月21日返回地面。气象工作人员在当时技术装备十分落后的情况下,采用手工测算、口述传报,圆满完成了任务。
从“神舟五号”开始,飞船进入载人飞行阶段,相应的气象保障服务也进入新的时期。2002年6月,中国气象局国家空间天气监测预警中心成立,这是国家交给中国气象局的又一项服务使命。
2003年10月13日至14日,即“神舟五号”升空前两天,天气图上位于俄罗斯、蒙古国境内的100多个气象站的气象资料全部出现了空缺。面对异常情况,内蒙古自治区气象台果断启动应急措施,一方面积极与国家卫星气象中心联系,从卫星资料中获取常规气象资料,另一方面凭借多年的预报经验以及对天气连续监测的印象,及时给出准确的天气预报,保证了“神舟五号”的按时发射。
“神舟五号”预定的着陆时间是10月16日6时23分,但随着回收时刻的临近,疾风骤起,工作人员忧心忡忡。内蒙古自治区气象台在与中央气象台紧急会商后,确定飞船着陆时着陆场的风速将会明显减小,符合飞船回收标准。果不其然,16日凌晨4时起,呼啸的寒风渐渐减弱,5时,风速降至标准范围内,6时23分返回舱成功着陆,杨利伟从返回舱探头致意。可以说,“神舟五号”从发射到着陆,一路有惊无险。
2008年9月,三名宇航员搭载“神舟七号”飞船飞行并进行太空出舱活动,气象保障要求更高。
发射前一天的凌晨,东风航天城内刮起大风,气温骤降,并下起了淅沥的小雨。发射当天下午5时左右,发射场出现微量降水,所有的气象工作者都表情凝重。从18时30分开始,先后有三块水平尺度为20公里左右的小积云移向场区。这期间,地面风和浅层风加大,超出发射条件。在仔细分析了各种气象资料后,气象预报人员认为,20时前后有一个弱高压脊将影响场区,发射窗口时段天气条件能够满足发射条件。不出所料,20时左右,发射场区云量开始减少,风速逐渐降低。20时40分起,天气完全满足发射窗口条件。21时10分04秒,“神舟七号”如期发射。
“神舟七号”回收前的天气依然变化多端。从发射到临近回收这段时间,有11次小的降水过程、6次雷电大风,如果这种坏天气持续,只能考虑副着陆场,那将带来很多麻烦。此外,由于飞船返回舱要在距离地面10公里左右时打开降落伞,依靠降落伞的减速功能缓缓飘向地面。如果落地时没有风,那么返回舱在降落前是垂直于地面的,返回舱底部的火箭自动启动后,就可与重力保持平衡,飞船可以缓缓降落到地面,宇航员十分安全。但如果返回舱着陆时有风,降落伞会被吹歪,就不一定能平稳落地,可能对宇航员造成伤害。
气象预报人员通过MM5等多种业务系统,结合卫星观测,预报飞船回收期间为晴间多云天气。天遂人愿,28日下午17时37分,返回舱安全着陆,当翟志刚等三名宇航员安全出舱时,全体气象人员这才长舒了一口气。
“神舟七号”之后,中国气象人接着完成了后续的“神舟”系列、“天宫”系列和“嫦娥”奔月系列等的气象保障任务。几十年来,在我国航天科技的数次腾飞背后,都有气象工作者的身影,中国气象与中国航天相伴而行,相伴成长。
全球气候变化下的艰难谈判
1988年,美国人汉森拉响气候变暖警报。也就在这一年,联合国成立了政府间气候变化专门委员会,其气候评估报告引发了气候变暖的世纪大讨论,在评估报告催生下的《联合国气候变化框架公约》及其框架下的后续条约谈判中,世界各国围绕着“共同但有区别的责任”,逐渐展开了经济和能源的外交博弈。
1997年12月,《联合国气候变化框架公约》第三次缔约方大会在日本京都召开。149个国家和地区的代表通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》。它是《联合国气候变化框架公约》的补充条款。这是人类历史上首次以法律的形式限制温室气体排放。
《京都议定书》再一次体现了“共同但有区别的责任”这一国际环境合作原则。它要求发达国家从2005年开始,承担减少碳排放量义务,而发展中国家从2012年开始承担减排义务。
在此期间,美国政府的表现让世界各国捉摸不定,使得谈判前景扑朔迷离。美国人口仅占全球人口的3%~4%,排放的二氧化碳量却占全球排放量的25%以上,是当时全球温室气体排放量最大的国家。美国民主党人执政的克林顿政府曾于1997年签署《京都议定书》,但2001年3月,共和党人执政的新一任布什政府又宣布拒绝批准《京都议定书》,理由是“减少温室气体排放将会影响美国经济发展”,“发展中国家也应该承担减排和限排温室气体的义务”。直至2009年1月,民主党人执政的奥巴马政府决定重回气候变化谈判桌,这才使得谈判格局彻底改变。
正如谈判委员会秘书卡塔亚所指出的那样,《联合国气候变化框架公约》的谈判进展可谓“进两步,退一步”。各缔约国之间立场分歧,彼此间既有矛盾冲突,又有妥协合作空间,逐渐分化出几大国家利益集团。
自《京都议定书》缔约大会之后,围绕着《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》,各缔约国又分别举行了多次或联合或单独的会谈。2009年12月,《联合国气候变化框架公约》第十五次缔约方会议暨《京都议定书》第五次签约方会议在丹麦首都哥本哈根召开。本次大会的议题一是就《联合国气候变化框架公约》进行对话,二是《京都议定书》下的谈判,最后焦点集中在“责任共担”上。
气候科学家们表示,为防止全球平均气温再上升2℃,全球必须停止增加温室气体排放,到2050年,全球的温室气体减排量需达到1990年的80%。那么哪些国家应该减少排放?该减排多少?比如,目前中国已经超过美国成为二氧化碳排放量最大的国家,但在历史上,美国排放的温室气体最多,远远超过中国,而中国的人均二氧化碳排放量仅为美国的四分之一左右。
中国政府强调,中国人口基数大、人均二氧化碳排放量低,这是事实。此外,当前的温室气体主要是由西方发达国家在工业化进程中大量排放造成的,发达国家理应为此承担责任。而西方国家将碳排放“外包”给了发展中国家,中国替西方购买者进行着大量碳密集型的生产制造,作为消费者国家,应该对制造产品过程中产生的碳排放负责,而不是让出口这些产品的国家承担责任。
哥本哈根会议因为发展中国家和发达国家之间的矛盾,没有取得实质性成果,只是通过了无法律约束力的协议。大会组委会最后用了“与会代表注意到了哥本哈根协议”这样一个“巧妙的招数”,协议才算勉强通过,避免了这次大会的流产。
2016年4月22日,170多个国家的领导人齐聚纽约联合国总部,共同签署《巴黎协定》。
《巴黎协定》充分体现“共同但有区别的责任”原则,规定欧美等发达国家继续率先减排并开展绝对量化减排,为发展中国家提供资金支持;中、印等发展中国家应该根据自身情况提高减排目标,逐步实现绝对减排或者限排目标;最不发达国家和小岛屿发展中国家可编制和通报反映其关于温室气体排放发展的战略、计划和行动。所有国家都将遵循“衡量、报告和核实”的同一体系,但会根据发展中国家的能力提供灵活性。
引人注目的是,时任美国国务卿克里抱着孙女签署了《巴黎协定》,媒体解读这是克里为美国、为子孙后代签署未来。
然而,才过一年多,“未来”结束。
2017年6月1日,新一届美国总统特朗普宣布,美国将退出《巴黎协定》。这是美国政府在气候变化问题上的第二次爽约。
在美国退出之前,全世界只有叙利亚和尼加拉瓜两国不是《巴黎协定》的签约国,超过四分之三的签约国议会都批准了该协定。美国的变卦,无疑使《巴黎协定》的前景蒙上一层阴霾。一时间,世界舆论为之哗然。
2020年11月4日,美国正式退出《巴黎协定》。
中国的承诺:
“碳达峰”“碳中和”
2020年9月,在联合国第75届大会上,中国国家主席习近平提出:“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”
这是中国的承诺,也是中国共产党人的承诺,掷地有声,震动了世界。
所谓“碳达峰”,就是指二氧化碳的排放量在某一时期达到历史最高值,达到峰值之后逐步降低。在一定时期内,通过植树造林、节能减排、碳捕集、碳封存等方式抵消人为产生的二氧化碳,让二氧化碳排放量收支相抵,使二氧化碳净排放为零,实现“碳中和”。
在加强生态环境建设、实现“碳达峰”“碳中和”的历史进程中,中国气象人以新的姿态继续着气象服务。比如,“蓝色增长”对气象部门而言是一项新的服务任务,在国家大力发展海洋经济的契机下,气象部门致力于不断提升海洋环境监测和预警气象服务能力,开展近海生态系统气象监测评估,加强海洋资源利用气象保障服务。在助力打赢“蓝天保卫战”中,气象部门发挥监测预报技术优势,建立了由卫星、雷达和地面气象站组成的天地空一体化气象综合观测网络,以及覆盖全国的国家、省(区)、市、县四级环境气象监测预报业务,组建了京津冀、长三角和珠三角环境气象预警中心,为精准减排提供大气污染气象条件评估服务,为生态保护红线的划定提供气象保障。此外,在国家绿色发展战略实施方面,气象部门加强气候资源开发利用和气候可行性论证,助力新能源开发以及城市、重大工程项目建设中的气候风险防范。在建设“美丽中国”进程中,气象部门发挥生态环境治理的基础保障作用,建立生态环境监测网络,开展生态环境监测评估业务,为成功发射我国首颗碳卫星并实现全球二氧化碳监测与数据共享,推进“中国天然氧吧”“国家气候标志”等生态品牌发展助力。
几十年风雨历程,几十年峥嵘岁月。从最初的101个气象站到国家级气象观测站和自动气象观测站星罗棋布,在数值预报上从一无所有到拥有自主知识产权的GRAPES系统,从“大而全”的地球模拟系统到“小而精”的专门化模式,计算机从引进“克雷”到“派–曙光”入驻,气象卫星从一片空白到繁“星”满天,从无缘亚洲观象台台长会议到担纲世界气象组织主席,从“一片空白”到“惠及全球”,中国气象人一路笃行,不忘初心、牢记使命,力争在2035年推动我国成为综合实力达到世界先进水平的气象强国。