S04E51天气预报

距年5月19日北京工体（鸟巢）

个人演唱会还有

天

EDUCA拼图

感谢老板施舍

知识就是力量，欢迎回到。本节目由劳斯莱斯独家冠名播出，今天距年5月19日晚北京工人体育场个人演唱会还有天。

在漫长的历史时期中，天气的变化一直是一种神秘的存在，由于实在搞不明白，那肯定就是神仙干的，比如在《西游记》中，就有一大群神仙掌管着天气的变化，首先，天庭每一年都会做一个预算，出一套关于天气的基本章程，之后，天庭会把这份重要文件传给各个区域的分管领导，也就是各种龙王，不过，龙王开展工作并不是一个人，它还需要很多协作单位，这些单位包括：雷公、电母、风娘娘等等，当然了也有很多时候，龙王自己也能干。总之，未来的天气都是天庭规定好的，这个BASICLAW是绝对不能违背的，必须得按照它办事儿，如果违反，轻则降职、革职，重则打入凡间，更严重的，那就得打入十八层地狱了。

中国如此，西方也没好到哪里去，虽然文艺复兴、科学革命与启蒙运动早已发生，但直到19世纪以前，翻云覆雨仍然掌握在上帝手中。不过进入19世纪以后，随着工业化进程的不断发展，理性和科学逐渐被更多的人所接受，在这样的背景下，越来越多的科学先驱，试图再次挑战上帝的地位，开始研究变幻莫测的天气现象，试图为混沌的自然建立秩序，他们成功了吗？或许，他们永远也不会彻底成功，但这又有什么关系呢？欢迎收看大型娱乐节目回到第四季第51集《天气预报》。

当然了在正式开始之前，还是要先抽个奖，今天的奖品可是号称拼图中的劳斯莱斯，这便是西拔牙原装进口EDUCA拼图，今天送出的是片的、夜光版世界地图，既可以打发时间、放松精神，还可以学习地理知识，增进对地球的了解，2.49元，感谢老板们慷慨施舍，或许你还没有时间也没有钱周游世界，但这并不妨碍我们有一颗心怀天下的雄心，只要心够大，世界就在你的手中。好了开始正题。

首先登场的是英国人弗朗西斯-蒲福，这哥们做出的贡献是为气象学打下了理论基础。要说蒲福这哥们，其实并不是什么科学家，事实上，他是英国皇家海军的一名军官，而且还是一位舰长，我估计相当于正处级干部。虽然是个不大不小的领导，但蒲福多年来一直有一个习惯，这就是写气象日志。这玩意儿我小时候也写过，老师总叫我们写日记，还规定字数，还得上交检查，问题是一个小孩儿有什么日记可写的，所以我就只能拿天气来凑合字数了，比如我让我妈翻了翻我当年的日记，其中有一天是这么写的：年6月12日星期五，今天天气很好，从早晨出门一直到放学都是晴天，明天周末很高兴，明天去代帅家里写作业。完了，总结一下就是，今天什么都没发生，倒是把明天的事情给安排好了。可见我这个人，从小就有未来视野。

蒲福

不过，人家蒲福的气象日志，可就比我的...事实上，当时很多人都有写气象日志的习惯，而在气象日志中，有一个很重要的内容，就是记录当天的风力状况，比如风速、风向等等。不过大部分人的记录都比较随意，风向倒是好说，但风力基本上都是自己的主观体验，没有一个固定的标准，你想咋形容就咋形容，比如今天微风拂面，就好像小妹妹在摸我一般，今天风太TM大了，和黄博士打喷嚏一样，给我裤衩都干跑了。甚至还有人这样写：今天从普利茅斯海港吹来了莎士比亚式的疾风骤雨，你说这都写个毛。

面对着如此乱象，蒲福认为，这是绝对行不通的，因为这会严重影响到海上航行时船员们的决策，另外，这些乱七八糟的日志对查阅数据的后人来说，也没有什么参考价值。于是，为了改变这一现象，蒲福决定对风力划定一个统一的标准，最终，经过对大量数据的整理，蒲福制定出了一套完整的定量式风级表。在这套风级表中，蒲福将风力作出了0-13级的划分，每一级风都有着相对应的风速，以及海岸情形、海面情形与陆地情形，比如9级风为烈风，风速在每秒20.8-24.4米之间，刮9级风时，猛浪惊涛，海面渐呈汹涌，浪花白沫增浓，减低能见度。可以说是非常详细、客观，而这套蒲福风级也一直被沿用到了今天。

蒲福风级表

在制定完风级表后，蒲福还是不满足，他想，我是不是可以像对风力进行标准化这样，也用一套符号来描述整个天气状况呢？说干就干，剪断截说，最终，蒲福创造出了一套由29个不同符号所组成的代码，不同的代码表示着不同类型的天气，比如用字母b来代表蓝天，fg来代表大雾等等等等。有了这套代码，从此，蒲福就可以更加灵活地记录天气状况，也能记下天气的复杂变化。更为重要的是，以后人们再记录天气，就可以彻底抛弃主观感受，大家所使用的，都是同一套固定的天气语言，也就是说，天气记录从此进入了规范化的时代。也正是这套系统，为气象学的发展和天气预报的起源，打下了坚实的基础，可以说，近代气象学由此诞生。

当然了，虽然有了这么一套客观的记录系统，但天气预报还并未诞生，因为对于当时的人们来说，天气背后的原理仍然是不可捉摸，人们也不是不想去研究，但由于技术的限制，实在是做不到啊，而在这方面做出突出贡献的，便是另一位英国人了，他就是卢克-霍华德。

霍华德这哥们我们之前说过，说他是一个化学家，但化学没搞出什么名堂，却对云彩很有研究，而他的主要贡献，就在于划分了云朵体系。在霍华德之前，云彩还游离在科学之外，人们只是把云彩看做天空的装饰物，说白了就是没啥用。人们在写气象日志的时候，也记录云，但也和当年记录风一样，都是主观性的描述，而且文学性要发挥的更加淋漓尽致。但是在年，霍华德发表了《论云的形变》一文，就此彻底改变了人们对云的认识。简单来看，在这篇文章中，霍华德将不计其数的云归纳成了一套简明的分类体系，在这套体系中，云有三个主要类别，分别是：卷云、积云和层云。此外，还有两个中间形态：卷积云和卷层云。还有两个混合形态：积层云和积卷层云。最后还有一个特殊分子，这就是雨云。可见，这些名字至今仍在沿用。

霍华德

霍华德这套系统的意义，首先也和蒲福的一样，这就是为描述云创造了一套客观的天气话语，不过更重要之处则在于，这哥们搞出了一个“雨云”，这就意味着规律出现了，只要出现了雨云，我们就知道天要下雨、娘要嫁人了，预报天气从此不再是奢望。对此，歌德曾这样说：对云的分类就像是浓雾中的一座灯塔，为混乱的自然建立了秩序。

当然了，虽然有了规范的体系和雨云，人类距离真正的天气预报还是有很长的路要走，因为规范的体系所描述的是此刻与此地，而要想探查天气背后的规律，我们就需要将很多个现在与很多个此地集合起来，并推导、总结出它们之间的关系与规律，而这里要用到的，便是精确的数据。幸运的是，对于19世纪的欧洲人来说，获得数据并不是什么难事，因为各种观测天气所需要的仪器，前人早已经搞出来了。

比如早在15世纪，欧洲人就发明了压板风速仪，利用风速仪，人们便可以对大气的运动速度进行测量。而到了17,18世纪，气象测量仪器更是出现了爆发态势，像是伽利略等人发明了温度计，后来又出现了湿度计、气压计，再后来出现了雨量器。而到了18世纪中叶，人们还开始了高空探测的尝试，英国人威尔逊把温度计绑在风筝上，以此来观测低空温度。年，富兰克林更是作死，用风筝去接触雷电，试图探测雷暴云中的电荷性质。由此，人们对于气象的观察，不再局限于地面和海面，而是开始形成了一张巨大的三维观测网络。

有了规范的体系与精密的仪器之后，无数个此刻与无数个此地终于可以集合到一起了，天气变化背后的规律呼之欲出，天气预报的出现就差临门一脚了，而这一脚便是人们的需求。

事实上，很长时间以来，人们对未来的天气并不怎么感兴趣，毕竟当时的生活节奏很慢，由于天气原因耽搁一两天也没什么要紧，而至于依靠天气来判断我明天出不出门骑马，出不出门买菜，这种小事儿就随缘吧。不过，有些事情可不能随缘，这便是战争。可以说，正是战争，最终催生了天气预报的出现，而这场战争，便是克里米亚战争。

年，为争夺巴尔干半岛的控制权，英国、法国、奥斯曼帝国、撒丁王国同俄国，爆发了克里米亚战争，年11月14日，黑海出现风暴，巨浪滔天，法国海军军舰亨利四号沉没，由此导致英法联军大败。

打了败仗之后，法国政府越想越来气，于是他们打算找到风暴是从哪来了，看看是不是老毛子搞的鬼，于是，法国政府命令巴黎天文台台长、海王星的发现者勒维耶，研究研究风暴出现前后几天的气象资料，结果发现，这场风暴在11月13号的时候，还处在西班牙和法国的西部，过了整整一天，才移动到了黑海地区。也就是说，如果13号能发现风暴的话，并对其进行持续跟踪，那么法国就可以避免一场败仗，法国政府那是后老悔了。就在这时，勒维耶安慰道，过去的事情就过去吧，现在我们要总结经验教训，要组织气象观测台网络、开展天气图分析，尝试对天气状况进行预测，这样才能避免重蹈覆辙。

勒维耶

当然了法国能想到，其他国家也不傻，于是从此以后，各个国家都开始建立气象观测网络、绘制气象图，并从中寻找规律。而在各个寻找规律的人中，有一位名叫罗伯特-菲茨罗伊的英国航海家，这哥们总是苦恼于天气的变幻莫测，在之前他只能听天由命，但现在不一样了，由于有了详细、客观的气象记录，菲茨罗伊汇总了多个英国海岸警卫队对风速的测量数据，同时，他也对影响天气的其他因素，做了详细的数据统计和分析，经过这么一番折腾之后，菲茨罗伊最后终于得出了结论，并通过电报，把这些信息传递到各个港口，以此给航船提供准确的风向信息，做好暴风预警。不过，仅仅告诉船员们风有多大还不爽，而在年8月1日，历史性的一天终于到来了，在这一天，英国的《泰晤士报》在一个很不起眼的位置，刊登了来自菲茨罗伊的一份预测，预测的是全英地区明后两天的天气状况，由此，全球第一份天气预报诞生了，而今天，菲茨罗伊也被人们誉为“天气预报之父”。

菲茨罗伊

好了故事就说完了，毫无疑问，在整个人类的文明史上，天气预报是一次颠覆性的创新，人类从此具备了预测自然的能力，与此同时，人们的衣食住行也都方便了许多，而到了今天，天气预报更是成为了每个人生活中必不可少的重要部分。你一定会说，今天的节目实在太水了，那就让我带你回忆一下往事吧。年12月23日，我们更新了第一季第42集节目《特斯拉的颠覆创新》，年12月22日，我们更新了第二季第48集节目《海水淡化》，年12月21日，我们更新了第三季第51集节目《基因编辑之伦理沉思》，这三期节目有两个共同点，首先它们都是当年的倒数第二期节目，其次它们都很水，所以我想说的是，今天的水也是尊重传统，我这个人就是这样一个保守的人。

当然了太水也不好，所以接下来我准备编一点关于天气预报的现在。那么经过一个半世纪的时间，现在的天气预报又发展到了怎样的程度呢？只能说：能用到的办法，人类几乎全都用上了。

毫无疑问，我们居住在地球的表面，而地球的表面则位于大气层的底部，但另一方面，天气却主要由上空的种种现象所主导，所以为了预测天气，就必须掌握从地面到上空的三维空间中大气的变化情况，而要想掌握这些数据，就必须依靠从地面到天空的各种现代化仪器。现在我们就从低到高看看这些仪器都有什么。

首先在地面上，最为常见的就是自动气象观测站，这些气象站可以对气温、气压、湿度、风向、风速、降水和日照等基本气象信息，实现全自动化观测与记录。比如在我国，有国家级地面气象观测站个，区域自动气象观测站近6万个，构成了完善的地面气象观测站网。

自动气象站

比地面观测站的海拔稍微低一些的就是船舶和浮标，浮标在海里漂流的同时，可以观测、记录气压、水温、波浪等等，而船舶就可以观测到更为详细、多样的信息了，目前根据国际条约，各个国家都鼓励民用船只开展海上气象观测。

海洋气象浮标

气象站与船舶这哥俩应该都不陌生，而在地面上还有一种十分重要的天气观测仪器，这就是雷达，目前主要有三种雷达，一种是常规雷达，这玩意儿没什么意思，到处都是。

第二种是多普勒天气雷达，这哥们通过发射无线电波，观测被雨滴反射的无线电波的情况，就可以掌握半径数百千米范围内的降水情况，具有可以获得空间上连续数据的巨大优势。同时，由于利用了多普勒效应，所以也可以了解降水范围内风场的分布信息，在这些信息的基础上，人们就可以加强对龙卷风等突发气象灾害的监视与预测。目前，我国拥有部多普勒雷达，这些雷达足以在平方公里的广袤土地上，构成一张几乎无死角的网络。

多普勒天气雷达

第三种雷达就更为少见了，名叫风廓线雷达，这哥们可以向5个方向，往高空发射无线电波，根据因大气扰动或被雨滴散射返回的无线电波的频率变化，来了解的风的运动，说白了利用的还是多普勒效应。风廓线雷达可以按照每米高，每10分钟一次的观测频率，对最高约12千米的大气层风场分布进行观测。目前，我国正在建设由上百部风廓线雷达所构成的观测网。

风廓线雷达

地面和海面说完了之后，我们就得上天了，目前主要有两种设备，一种是探空仪，探空仪可以通过无线电遥测等方法，对气压、气温与湿度等进行观测，一般由探空气球带到高空。此外，还可以通过探空仪位置的变化，来观测风向和风速。另一种设备就是飞机了，什么飞机，其实就是我们坐的民航客机，近年来，各国气象部门与航空公司开展了广泛的合作，利用飞机开展的气象观测也日益增多，这事儿好办，领导坐一起喝点酒、吃点松茸，全部搞定。钱也不用你航空公司来掏，我们给安上，你负责给带上去就行了。

探空仪

不过，要想更好地掌握天气状况与预测天气，仅有以上这些设备是远远不够的，因为国家有界限，大气却没有界限，所以要想做好天气预报，就必须在全球范围内开展广泛的合作，比如各个国家都对地面、海面观测数据进行共享，还比如世界各国每天都在协调世界时的0时和12时，也就是北京时间8时和20时，共同释放探空气球，并进行气象观测。

但这种共享也还是远远不够，于是，气象卫星便登场了。气象卫星有两种，一种是静止气象卫星，也就是说，这哥们围绕地球运转的周期，与地球自转的周期相同，它可以利用可见光、红外线等给地球拍照，让我们几乎可以实时掌握头顶上空中云的位置等信息。另外，静止气象卫星还可以利用连续的图像，捕捉云或水蒸气的运动，也可以获得风的信息。目前，我国在轨的静止气象卫星有四颗，分别是：风云二号F卫星、G卫星、H卫星以及风云四号A卫星。

卫星云图

风云二号F卫星

另一种是极轨气象卫星，也被称作太阳同步轨道气象卫星，也就是说，它是围绕极地轨道飞行的卫星，优点是覆盖全球，观测领域广阔。目前，我国在轨的极轨气象卫星有三颗，分别是：风云三号B卫星、C卫星和D卫星。

风云三号B卫星

好了，有了以上这些高端的观测设备之后，我们便获得了关于天气状况的初始数值，接下来就轮到计算机登场了，当然了这个计算机并不是你手里的小电脑，而是超级计算机。事实上，目前世界上最先进的、算力最强的计算机，都是首先用在天气领域的，所以也只有像中国、美国、日本和欧洲这样的国家和地区，才具备精确预报天气的能力。

那么计算机该怎么算呢？我只能告诉你四个字：十分复杂，不知道....。今天我们就走马观花，简单来看一下。

在开展天气预报的时候，首先要在计算机上建立虚拟的地球与大气，然后把大气划分为细小的网格，并给每个网格标注上温度、湿度等表示大气状态的数值。再然后，利用基于物理定律的预报程序，来计算这些数值是如何变化的，就可以得到气象将如何变化的信息。至于这个网格画得多细，多细都成，越细自然就越精确。目前网格主要有三种模型，第一种是全球模型，网格的水平间隔约20公里，垂直层数为层，这样画，大约一共能画1.3亿个网格，可以预报寒潮、台风等大规模气象变化。第二种是中尺度模型，网格的水平间隔约5公里，垂直层数为50层，这样画能画大约0万个网格，可以预报集中暴雨这样的气象状况。最后一种是区域模型，网格的水平间隔约2公里，垂直层数为60层，可以画1.2亿个网格，这种模型可以预报像是雷暴这样的、短时、局部天气状况。

我也就基本能说到这个程度了，说起来简单，做起来是十分难的，因为这事儿想想就能知道，要想准确预测天气，各种初始值实在是太多了，而要想建立这些初始值之间的关系，那就是难上加难、左右为难、强人所难、勉为其难，太TM难了！我是编都编不出来了，好在这些工作，都由气象学家们帮我们完成了，我们只要每天看着天气预报享受着岁月静好这就行了。

不过，虽然观测仪器与计算手段已经这么先进了，也虽然气象学家们穷尽自己的智力，只为告诉我们明天的天气状况，但我们还是时常抱怨天气预报太不准了，说自己被天气预报坑了，美国的气象界甚至有种说法，说在这个世界上只有上帝是完美的，因为上帝从来不做天气预报。那么为什么天气预报总是不靠谱呢？其实这也不能怨气象台和气象学家，天气预报经常不准的原因有三方面。

首先就是蝴蝶效应，这个就不用解释了，天气预报要涉及太多的初始值，哪怕一点点细微的变化，都会影响到最终的计算结果，而人类对初始值的掌握是必然存在误差的，这种误差现在存在，未来也仍然存在。

第二个原因在于，人类的观测还存在着盲区，这也不用解释了，地球这么大，你让我一个地方不落的去观测，凭谁也做不到。

第三个原因就是，天气预报存在着延迟，比如说预报是在10点做出来的，但我看到消息的时候已经11点了，但天气永远都处于不断地变化之中，说不定要是10点59做出的预报就准了，但问题是我们看不到啊。另外，很多时候，其实不是天气预报不准，而是人们的主观感受存在差异，我当年在北京的时候就深有体会，北京的6,7月份那热的，简直没法形容，天气预报有时候会说今天35℃，但只要一出门你就会发现，这要是没有50℃，我就给公交车吃了，为什么会如此呢？事实上，气象局得出的结论，都是在相对纯粹的环境下采集的数据，比如测量气温的百叶箱，就要求太阳不能直射、通风要良好、离地面还要有一定高度等等，但当我站在长时间暴晒的马路上，看着五道口的车水马龙与人来人往，再加上烦躁无比的心情，对气温的主观感受，自然就要比百叶箱采集到的温度高出许多。

百叶箱

其实我觉得，当天气预报不准确的时候，我们也没必要抱怨，该干什么不还是得干，而且今天我们也知道，天气预报其实还是一项十分年轻的技术，对于年轻的技术，我们还是要充分的包容和理解，说不定哪一天，天气预报领域就会演化出一项颠覆性技术，让你每时每刻都知道5分钟之后具体的天气状况，但这样就一定好么？恐怕也未必，因为这会让我们的生活少了很多不期而遇的惊喜，试想，如果天气预报准得不能再准了，许仙还用得着借伞么？反正人类就是难伺候，预报得不准不行，太准了也不行。现在，北方正是大雪纷飞的时节，所以各位老板，赶紧趁着天气预报还不准的时候，拿出你的撩妹技能吧：你问我，天上为什么会下雪？我说，那是天上的云，是我叫它们下来，为的是给你取悦。雪，唯美了约，只愿我们渐行的脚步，踩在单纯的雪，长出一个个如心的空穴。更愿那不停追逐的云，是因知此而冷却，才结成了片片的雪。