青少年科普知识枕边书:地理知识全知道-勒威耶与天气预报
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    气象学是一门与人民生产生活关系极为密切的实用科学。从生活来说,今天出门带不带伞,加不加件衣服,要听听天气预报;从生产来说,预先知道了台风,渔民就不出港,可以避免生命财产的损失;从军事上说,气象更是克敌制胜的重要因素。有时,一个准确的天气预报,可避免难以计数的损失。但对天气做出准确预报,不是一件容易的事。虽然古代劳动人民为战胜自然灾害在气象方面积累了大量宝贵经验,但真正使气象知识上升为科学,并能依此做出较准确预报的,是19世纪中叶的法国科学家勒威耶。

    勒威耶1811年3月11日生于诺曼底的圣洛。1831年从巴黎工艺学院毕业后,在著名物理学家吕萨克指导下从事化学实验工作。1837年任母校天文教师,开始研究天体力学。1845年,勒威耶正在从事天王星轨道理论研究工作,当时的巴黎天文台台长建议他研究天王星运动的反常问题。勒威耶利用有关天王星的18次观测资料,通过求解33个方程,于1846年8月31日计算出对天王星起摄动作用的未知行星的轨道和质量,并且预测了它的位置。他将计算结果呈送给法国科学院,与此同时他还写信给当时拥有较大望远镜的几个天文学家,请求帮助观测。他的工作在法国同行中受到了冷遇,但是却引起了柏林天文台副台长、天文学家伽勒的注意。1846年9月18日伽勒收到勒威耶信的当天晚上,就观测搜寻,仅用一个半小时,就在偏离勒威耶预言的位置不远处观测到了这颗当时星图上没有的星。当时人们把这颗星称为“勒威耶星”,而勒威耶建议称为“海王星”。这一发现肯定了牛顿万有引力定律的正确性。

    勒威耶曾两度出任巴黎天文台台长,在这个位置上干了20多年。除了在天文学研究方面取得了丰硕的成果之外,勒威耶的气象学造诣也很深,是现代气象学的先驱者之一。

    1853—1856年间,英法两国同俄国展开了瓜分土耳其的大战,军事学家将其称为克里木战争或东方战争。1854年11月14日,双方战场所在的黑海海面,突然出现了强大的风暴,在英法联军失利的情况下,狂风恶浪又将法国旗舰“亨利”4号无情地吞没,致使联军大败。对此,法国国王拿破仑三世非常恼火,下令让时任巴黎天文台台长的勒威耶报告这场风暴的起因。勒威耶接到命令后,立即用电报联系各国的气象学家,向他们索要当时各地的气象报告。但是,怎样归纳这些资料,并简明扼要地向拿破仑三世说明风暴的成因呢?此前的1820年,德国科学家布兰德斯曾根据气象观测档案将1783年各地的气压和风描绘在一张地图上,来说明气压和风的关系,勒威耶决定也采用这种办法。很快,各地的11月12—16日的气象资料就汇集到勒威耶的手里。他凭着这些资料绘制了一张图,发现这次风暴是从西北向东南移动的,11月12—13日它还在西班牙和法国西部,14日就东移到了黑海地区,造成了联军舰队的溃败。勒威耶带着这张图向拿破仑三世汇报了他的分析结果。勒威耶认为,如能事先知道风暴的所在位置和移动方向,就可能预报出它们未来可能到达的地区,从而避免遭受损失。但怎样对变化无常的天气进行预报呢?

    1820年,德国的布兰德斯绘制成世界上第一张天气图;1851年,英国的格莱舍利用电报传送的气象资料,绘制出近时天气图。可是,这两张天气图都未曾用于天气预报的实践。经过认真的分析,勒威耶提出,将气象观测、电报传输、天气图填绘和天气系统分析等环节联系起来,在法国和世界各地组织气象台站网,各个台站每天定时观测当地气象,并将数据用电报传送到一起,再以数字和符号形式填写到特制地图的各站点位置上,绘制成天气图。只要全面、连续地分析天气图,便能做出天气预报。

    勒威耶的思路和他所提出的方案,使天气图开始真正用于天气预报实践,从根本上推动了天气预报业务的开展。法国首先在1856年建成气象观测网,1860年创立风暴警报业务,随后气象观测网在欧洲和世界各地广泛建立。19世纪中期以后,法、英、德等国先后在中国的上海、香港和青岛设立气象台。1924年被中国收回主权的青岛观象台,率先在中国开展利用天气图进行天气预报的工作。

    气象台将每日数次的地面和高空天气图结合起来,这样从海平面往上直至万米左右高度内的气象情况及天气系统便一目了然。前后连续,就可以知道它们的强度变化及移动路径,然后根据有关理论,就能发出天气预报。这种天气预报的方法被称为“天气图预报法”。近几十年,尽管以计算机为工具的“数值天气预报法”如雨后春笋般地涌现出来,但勒威耶创立的“天气图预报法”,仍然是气象预报中最常使用的基本方法之一。

    知识链接

    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。目前接收的云图主要有红外云图、可见光云图及水汽图等。利用卫星云图可以识别不同的天气系统,确定它们的位置,估计其强度和发展趋势,为天气分析和天气预报提供依据。在海洋、沙漠、高原等缺少气象观测台站的地区,卫星云图所提供的资料,弥补了常规探测资料的不足,对提高预报准确率起了重要作用。

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