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天气预报的前世今生 [复制链接]

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四季轮回、风霜雨雪、冷热阴晴等天气现象,与农业生产以及人们的日常生活都息息相关。无论是古代还是现代社会如果无法掌握天气变化,就会像一个人失去了视觉、触觉、听觉与嗅觉一样。不仅无法正常生活而且还会出现一些未知危险。现在社会由于科技比较发达,人们可以通过专业的气象仪器测量天气变化。而古人没有像现在这么精密的测量仪器,那他们是如何预测天气呢?

(图片源于网络)

在我国商代后期(公元前13世纪至前11世纪),人们用占卜预测气象、天象、疾病、生育和战争等等。帝王常用甲骨占卜吉凶,占卜过后将所问之事或所得结果刻在龟甲或兽骨上,称作商代甲骨文,大量出土于河南安阳殷墟。占卜中关于风、雨、水等方面的卜辞可以看作是原始的天气预报,这是已知的世界上最早的天气预报。这种法子,我们的祖先大概用了几千年之久。

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在我国最早的诗歌总集《诗经》中的《·北风》:“北风其凉,雨雪其雱。……北风其,雨雪其霏。……”,雨雪盛大;,风疾。霏,雨雪纷飞。意思是说寒冷北风吹到、风大,带来的雨雪也大。对于古人来说经验是进行天气预报的主要依据。远在汉代,就已经有利用琴弦感应的湿度原理预测晴雨的事例了。元末明初娄元礼在《田家五行》一书中也说:如果质量很好的干洁弦线忽然自动变松宽了,那是因为琴床潮湿的缘故;出现这种现象,预示着天将阴雨。他还谈到,琴瑟的弦线所产生的音调如果调不好,也预兆有阴雨天气,这也是合乎科学道理的。

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时光悠悠过了几千年,天气预报并没有成为一门系统性的实证科学,但是人们对天气现象的认识在深入。直到明朝郑和下西洋才反映了古人对天气认识的加深,他在航行中开始主动利用风能。他的航线涉及三大洋,比达伽马绕过好望角到达印度、麦哲伦完成环球航行要早83年和年,在当时靠木船、仅凭借自然的风力航行,克服海上种种困难是非常了不起的。据资料记载,郑和船队遇逆风侧风,只要将帆面倾斜到一定角度,风力吹到帆面上形成垂直于帆面的力,就能推动船舶前进。

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清康熙十六年,即年,我国才出现了连续的气象记录和专门从事气象工作的部门——“钦天监”。

他们统一制作了测雨器,并且令直隶地区(相当于今天的省),逐日记录晴雨,观测雨、雪、风、雷等天气现象。这是中国历史上第一个地面气象观测网。

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靠这个观测网,京都(即北京)积累了从清雍正二年(年)至清光绪二十九年(年),连续年的观测记录——《晴雨录》。这成为中国现存档案中,年代连续最长的雨量观测资料,可以说是中国气象走向定量化的一个标志。

而当中国人在黑暗中对气象科学进行了摸索时,西方的气象科学也在不断进步。气象,是典型的西学东渐的一门科学。

现代天气预报是如何诞生的

大名鼎鼎的科学家——亚里士多德的著作《气象通典》是世界上最早的气象学专著,它使关于天气现象的知识终于成为一门系统的学科。

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公元16~19世纪,多种气象仪器被发明。然而18世纪这年是科学认知飞速发展,很多气象经典的起源时期。流体力学和微分方程横空出世,首创的天气符号为天气图的成熟准备,天文学、流体力学等学科进展启发气象学,气象动力学开始出现。

电报的发明,为各地气象观测资料的迅速传递和信息集中提供了条件,使绘制实时的天气图成为可能。天气图的诞生,则是现代天气预报诞生的标志。

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这是中国人年制作的第一张天气图。这张图的到来与西方相比,已经整整晚了一百年。

数值天气预报引领天气预报现代化

数值天气预报就是给定初始和边界条件,通过数值方法求解大气运动方程组,从而由已知初始时刻的大气状态预报未来时刻的大气状态。

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年,查尼等人计算出了历史上第一张数值预报天气图,成为数值预报发展的第二个里程碑。同年,我国提出了“建立各级气象组织,整编和设置台站,制定基本制度和技术规范,收拾烂摊子,建立新业务”的工作方针。年3月1日,中央气象台成立。

时至今日,我们拥有了与美国、欧洲类似的现代化的气象卫星系统;建立了与美国类似的现代天气雷达网;中国的自动气象站从数量上看应属世界第一;中国的业务数值预报系统已运行多年;具有中国特色的决策、公众气象服务和防灾减灾体系在世界范围有一定的影响;在天气与气候、农业气象、环境气象、交通气象、能源气象等领域也取得很大成绩。

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