天气预报是怎样测定的?为什么有时会报不准呢?
为天气预报提供信息最重要的一环就是气象卫星。它所携带的拍摄镜头通常聚焦在地球上时是一个1平方公里见方的“点”。随着地球的自转和卫星不断地拍摄,一个个点逐渐连成线,经过25分钟,整个地球的图像都可以被拍摄下来。
卫星会将这些图片发送回地面,由地面系统处理。对于接收图像的气象工作者来说,传回的每一张图的获取时间、纬度、精度等信息都是事先根据卫星设定程序计算好的。将所有的图片拼合在一起再对比资料,就可以找到例如北京上空的云图。
与此同时,卫星上安装的各种气象遥感器也会将接收和测量到的地球及其大气层的可见光、红外和微波辐射等信息转换成电信号传送给地面站。由于辐射会和大气介质发生相互作用,在相互作用的过程中,辐射会受到大气的影响。地面系统利用卫星观测到的辐射,反过来可以推出地球表面和大气的状态,大气中云的物理状态。
北京站负责将处理和分析后的气象信息发送给全国所有的气象台站。这个时候,各地气象台站还要根据各个气象观测点收集到的气压、气温、风速、风向、湿度等数据进行气象分析,从而推算出地面近几日的温度和天气状况,根据这些气象信息,气象部门目前可以相对准确预告未来24小时至48小时的天气。
但是,气候系统非常复杂,随时都会发生变化。天气预报的`准确率受气象技术设备和人员水平等因素的限制。特别是夏季,降雨过程复杂多变,经常是在没有明显征兆的情况下突然降临,而且分布非常不均匀,加大了预报员对天气判断的难度。今年我果遭遇大范围干旱天气,去年还有气象专家推测今年夏季会提早到来,但是直到4月底,北方的天气依然相对较冷。有些地区甚至出现了降雪。当时很多人指责气象部门没有及时预报。
实际上,世界上还没有任何一个国家有能力做出20天以后的天气预报。目前,发达国家也只掌握了200年内相对详细的天气观测资料,而我国在1951年才建立起一个比较完整的气象台站网,对气象规律掌握得还不够,所以天气预报也经常会出现误差。我们将会研发更为先进的气象卫星和相关气候监测系统,相信可以给我们的生活带来更大的便利。
天气预报准的时候多,不准的时候少。可是人们对准的预报记忆不深;对不准的预报却记忆犹新,耿耿于怀。为什么会这样呢?打个比方说:气象台10次暴雨九次报对了,人们都带雨具做了预防,印象不深刻;可是没报出来的一次,许多入都挨了浇,所以怨声载道,很难忘掉。
其实,天气预报准确与否是一个相对的概念,这个相对概念中既体现了,公众对预报的理解和认知程度,还有一个就是技术能力和水平能够达到什么程度的问题。
首先,从总体科技水平和科技能力上来讲,我们现在对于一些灾害性天气的预报能力还是十分有限的,所以预报准确率也不可能达到百分之百准确。天气预报还很年轻。虽然古人在观察天象过程中积累了很多预测经验,但是气象卫星、气象雷达等先进探测仪器和计算机的应用时间并不长,基于现代科学基础上的天气预报历史相对较短,人类对于很多天气现象的发生、演变及其内在机理和规律并未完全掌握。这些因素会直接影响到预报的准确率。
其次,天气本身变化无常。围绕地球的这层厚厚的大气是个流体,也就是说,大气时时刻刻在流动着,完全摸清它的规律,似乎是不可能的事。
第三,有的天气系统具有很强的地域性。以北京为例,这么大一个城市,今天如果报了“有雨”,实际可能是东城有雨,西城没雨,这对身处不同地区的人们来说,感受大不相同,有的人会说准,有人就会说不准。而且,我们对这种阵性天气的可预报性在时间上也不可能会有很长的提前量,今天晚上的预报,要报出明天白天可能会有雷阵雨,准确说出它发生的时间,非常困难。但是雷达和气象卫星可以帮助我们做好短时和临近预报。
关于温度预报,大家也有许多误解。气象学上所说的温度是“空气温度”,简称“气温”或“温度”,是太阳照射到地面后,地面又反射到1.5米左右高度上的空气的温度。如果夏天我们直接在1.5米左右的高度用温度表测量,得到的并不是空气的温度,而是太阳直接照射的温度,这个数值要比空气温度高得多。如果我们在柏油马路上放支温度表,测得的温度就更高了。气象台为了准确地测定气温,都把温度表安放在不受太阳直接照射而又通风良好的1.5米左右高度的百叶箱里。因此,气象上的温度是以百叶箱的温度为准的。我们夏天走在炽热的太阳下总感觉气象台把温度报低了,就是这个道理。
其实,天气预报的准确率是由观测资料的疏密决定的。我国现在的探空观测站一共只有100多个,折合每200多千米才有一个探空观测站。云的生命很短,一块大的雨云可能会在10千米内将雨降完,雨没有降在观测点上,就观测不到降水。不仅探空站在空间上稀疏,在时间上也是如此,我们每天只有早7点、晚7点和凌晨1点三次施放探空气球进行观测,其他时间仅靠地面观测站进行观测。探空气球升起时如果设有遇到云,就无法预报出降水。总的来看,大气本身的复杂性使人们对大气变化的认识很难一步到位,另外预测时还受科学技术水平等的限制,因此做出准确的天气预报是一件几乎不可能完成的任务。当然,计算初可以提高预报结果的精度,但问题主要不是出在计算机上,而是出在反映大气运动规律的方程组以及求解方程组时初值的确定上。因此计算机算出来的大气方程组的解是一个精度不甚高的近似解,加之由于网距大、网点疏,捕捉天气系统如同大网捞小鱼,致使当前天气预报舞台唱主角的数值天气预报不时地出现“跑调”和“走板”。虽然预报员可以对结果进行修订,但毕竟受水平所限,难免会有“漏网之鱼”,天气预报自然有时也就不准甚至严重失误了。
来到护林房跟前,小猕猴看到小燕子在护林房周围飞来飞去,小猕猴高声喊道:“小燕子,要下雨了,快回家吧,淋湿了翅膀你就回不了家了。”
“谢谢你,小猕猴!”小燕子说,“我知道要下雨了,我要趁雨前这段时间多吃点东西,不然的话,下起了雨,我就要挨饿了。”
“那你飞得高一点,飞得这么低,很容易被猎人捉住的。”
“我会小心的。”小燕子说,“下雨前,空气里水汽很多,把一些昆虫的翅膀弄湿了,就像飞机荷重过大一样,昆虫飞不动了,但它们还要飞,那就只能接近地面飞。所以我们只好飞得低一些才能捉到虫子。”
“噢,原来是这样。”小猕猴对小熊说,“看来,很多动物都有预报天气的本领呢。”
“是呀。”小熊说,“我还知道蝉也能预报天气呢。”
小猕猴说:“快说给我听听”
小熊说:“蝉的叫声是由它腹部发音器的薄膜振动而发出的。据我观察,夏天由雨转晴前2小时左右,蝉就叫,而晴天转阴雨时,蝉不叫。我曾请教过蝉,他们说,这是因为下雨前,它们的发音薄膜潮湿,振动不灵。相反,天气转好,空气干燥,薄膜振动就有力。”
听到这里,小猕猴高兴地说:“小熊,你帮我把预报天气的知识总结一下好吗?”
“这有什么好总结的,又不能吃!”小熊有些不情愿。
小猕猴把被雨淋感冒的经过以及想预报天气的想法告诉了小熊。小熊愉快地答应了。
这时,豆大的雨点落下来了,小猕猴和小熊赶忙跑到护林员的房子里。他们坐在护林员的床上,仔细总结着预报天气的知识。后来,他们又多方努力,收集到更多天气预报知识,为了便于山林居民记忆,他们还把这些知识编成了儿歌。很多路过这座山林的人,都曾经听到过一只小猕猴在唱:请听,天气预报:
青蛙上岸鱼儿跳,
蜜蜂归巢蝉不叫,
燕子低空飞,
狗儿泡水澡,
快快快快往家跑,
大雨不久就来到。
直到现在,这首儿歌还在这座山林中传唱。
有一天,小猕猴到河边洗手,忽然发现水中的鱼儿不停地跃出水面,“怎么回事呢?”小猕猴很纳闷,“听说有些地方地震前曾出现过鱼儿跳出水面的情况,难道我们这里要发生地震不成?”
小猕猴虽然没有经历过地震,但却听妈妈说起过地震的危害。地动山摇,房倒屋塌,这对小猕猴来说简直是太可怕了。想到这里,小猕猴禁不住高喊起来:“朋友们,要地震了,快到空旷的地方去!”
“小猕猴,你怎么知道要地震呢?”一条在河边觅食的小鱼儿好奇地问。
小猕猴把自己的推测告诉了小鱼儿。
“哈哈!”小鱼儿大笑一声说,“你说的情况我也知道,可我们今天跳出水面不是因为要地震,而是要下雨了。”
“要下雨了?是吗?”小猕猴双眼一亮,他想起了感冒时所说的'预报天气的事,问道,“你怎么知道要下雨呢?”
小鱼儿说:“我们鱼是靠呼吸溶解在水中的氧气生活的,天晴时大气压力高,水里溶解的氧气多,我们就可以安静地沉栖在水底;而下雨前气压低,深水中的氧气大大减少,我们只好浮上水面呼吸。”
“噢,原来是这样!”小猕猴高兴地说,“谢谢你,小鱼儿,我这就给山林居民报告天气情况去。”
“等等!”小鱼儿说,“小青蛙比我预报天气还准呢,你再去问问他吧!”
“小青蛙?”小猕猴说,“你去把小青蛙叫过来好吗?”
小鱼儿说:“刚才我看到小青蛙上岸去了,你去找找看吧。”
“小猕猴,找我有什么事吗?”就在这时,岸边的草丛中传来“呱,呱”的叫声。
“你跑到岸上来干什么!”小猕猴着急地说,“被捕蛙人捉住你可就没命了!”
“我会小心的!”小青蛙说,“要下雨了,我到岸上来找些吃的。”
“你怎么知道要下雨的呢?”
小青蛙不急不躁地说:“你可能不知道吧,我们青蛙是靠皮肤吸收水分的,空气干燥时,我们的皮肤水分蒸发加快,就要呆在水中保持皮肤湿润;而在阴湿多雨的天气,皮肤水分不易挥发,我们就跳出水面到陆上来活动,顺便找些吃的。”
“噢,原来是这样!”小猕猴高兴地说,“谢谢你,小青蛙,我这就给山林居民报告天气情况去。”
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