2017年世界气象日主题清新亲民 一起“观云识天”

2017年世界气象日主题清新亲民 一起“观云识天”

2017年03月25日 03:52 来源:人民日报
 

  “看,多漂亮的火烧云!”“我拍的这张是不是积雨云?”最近,网络上经常有人上传云的照片,并热烈讨论其名称和背后的天气现象。之所以有这一热潮,归因于今年世界气象日的主题。3月23日是世界气象日,每年的主题各有不同,今年是“观云识天”。知名天气预报节目主持人宋英杰认为,这是多年来世界气象组织颁布的主题中“最亲民”的一个,因为“云谁都可以看得见,每个人都能说上两句”。

  为什么观云能“识天”?除了肉眼观察,还有哪些手段能预测天气?当今时代,鼓励大家观云还有啥意义?针对这些问题,记者采访了相关专家。

浓积云伴有碎积云,在阳光下边缘白而明亮。

  陈建军摄

  观云为啥能“识天”

  云的变化能影响整个大气辐射的收支平衡,进而影响气温变化

  “乌云和白云打架,谁会赢?”在中国气象局举办的世界气象日活动上,一个孩子充满好奇地问道。中国科学院大气物理研究所研究员、云降水物理与强风暴重点实验室副主任孙继明笑着说:“有可能是乌云先赢,因为乌云发展得比较深厚,上升气流大,而白云比较浅,上升气流弱,从能量的角度来说,乌云能够打败白云。但是白云处于发展阶段,后期又可能会打败乌云。”

  云,生活中几乎天天见,与天气有着千丝万缕的联系。自古以来,就有与云相关的谚语,例如“有雨山戴帽,无雨云没腰”“八月十五云遮月,正月十五雪打灯”等。观云为什么能预报天气?

  孙继明表示,地球有很大面积都被云覆盖,例如海洋的1/3就在云层覆盖之下。因此,云的变化能代表一定区域内天气的变化。

  此外,云本身的性质决定了它对天气的影响。云可以分为三大组,分别是低云、中云和高云,类型方面一般有积云、层云、卷云以及雨云。大家常见的“蓝天上白云朵朵”、像棉花一样的云,就是低云。高云主要由冰晶组成,太阳光可穿透,它吸收地表和大气发出的长波辐射,可以给地面增温;低云是水滴分子,主要反射太阳的短波辐射,导致地面降温。所以,云的变化会影响整个大气辐射的收支平衡,进而影响全球气温的变化,不同类型的云也就意味着不同天气状况。“有时候云是一种指示,我们不仅关心暴雨,还要关心暴雨的形成机理。每一种云的形成都结合了微物理过程,和我们的生活密切相关,因此什么样的云都需要研究。”

  不过,随着全球气候变化,这些观云识天的谚语还靠谱吗?会不会像二十四节气一样,在气象指征和温度阈值方面有所改变?

  对此,孙继明表示,谚语是劳动人民在劳动过程中总结出来的经验,有一定科学道理。例如“日晕三更雨,月晕午时风”,就是因为锋面(温度、湿度等物理性质不同的两种气团的交界面)过境之前有不同的云系,高处出现高云,在太阳的折射反射之下产生晕,此后锋面过境时就会有雷暴天气。“当然,谚语也不是百分百准确,因为自然天气的情况非常复杂,随时可能发生变化。”

  除了自然因素,这些年人类活动导致的全球气候变化对云是否有影响?专家举例说,邮轮在海上航行时会排放烟雾,研究其轨迹可以看到,排放路线上的云滴会增多。但如果想判断气候变化对云的具体影响,需要进行数字模拟。在目前的技术条件下,一些较小的淡积云和浓积云无法被模拟,结果也就不太准确。

  “气候变化与云的关系是个非常复杂的科学问题,气候变化条件下云有多少增减,现阶段我们还不能确定地说。相信随着技术的发展,未来会有更精确的结果。”孙继明说,气候变暖和云的变化很难直接建立简单的线性关系。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告表示,“变暖对低云影响有持续不确定性”“宇宙射线和云量的变化之间没有确凿的联系被发现”。

  “云计算”计算云

  科学算法不仅能告诉大家哪片云会下雨,还能估算出会下多少雨

  古时候,人们通过肉眼看云来判断天气。如今,我们能借助哪些高科技的“千里眼”,更好地观察云与天气的关系?

  “观云识天的方式正在发生变化,人们不断改进看云的方式,来更好地识天。”中国气象局气象探测中心副主任曹晓钟表示,原来,卫星、雷达等观测手段还没发展起来,通过一定仪器进行地面人工观测十分重要。近几年随着科技发展,地面观云渐渐成为辅助手段。目前的观测是地面与卫星的结合。人从地面往上看云的底部,卫星从天上向下看云的顶部。二者各有千秋,地面观测精度高,但是范围小;卫星观测范围广,但分辨率没那么高。

  “现在我们有遥感观测和数值模拟。遥感就像是给云照的X光片,得到数据成像,图像中有不同的波段,区分大气中不同的水汽含量,从而分析天气状况。”国家卫星气象中心副主任、风云四号地面应用系统总指挥魏彩英介绍,自从有了气象卫星,从观察到云层上的气旋时就开始跟踪观测,没有台风能够逃出“千里眼”的视野。观测的频率也越来越高,原来是一个小时看一次,现在有了风云四号,半个地球内的任何云系,可以每15分钟就观测一次。卫星还能通过科学算法,对云进行分类,直观地告诉预报员一片区域哪里有云、有什么样的云,通过大数据“云计算”来计算云。

  “前一阵与几位专业人士一起看风云四号,发现有一片云怎么都不动,后来才知道,那是积雪。”宋英杰感慨道,“连积雪都看得清清楚楚,可以说,风云四号非常精确,展现出的不再是写意画而是工笔画了。”

  对此,魏彩英深表赞同:“局地小天气系统的预报难度最大,提高卫星分辨率能带来更精准的分析。原来的云图是静态的,现在能看到动态图,积雨云看起来就像一锅水烧开了似地不停冒泡。以前咱们常说‘谁知道天上哪朵云会下雨’,现在的科学算法不仅能告诉大家哪片云会下雨,还能估算出会下多少雨。”

  借“观云识天”鼓励大家探索自然

  数值预报时代,气象科学进步依旧靠公众参与推动

  既然有了气象卫星这一“千里眼”,还有必要鼓励大家用自己的眼睛抬头看云吗?

  中国科学院大气物理研究所博士后李汀经常在微博上为大家科普气象知识,她认为,比起讲述具体的知识点,“观云识天”更是个契机,鼓励大家探索自然,培养科学精神。

  “即便是专业人士观云,也不敢保证每次都能完整、客观地识别,让老百姓准确判断就更难了。”曹晓钟说,云是非常丰富的,在细微之处有差异。例如,“天上鱼鳞斑,不雨也风颠”以及“天上鱼鳞斑,晒谷不用翻”这两句话,看上去相互矛盾,其实都有理。同样是鱼鳞状的卷积云,大小不同,预示的天气情况就不一样。如果鱼鳞云比较大、分布范围广,预示着不稳定系统的到来;如果鱼鳞云非常小、分布范围也小,则天气系统是稳定的。

  “在这样一个用数值而不是天气图进行预测、判断的时代,观云识天更大的意义在于推动公众参与。人们的关注和参与能让气象话题延续下去。”李汀说,每个人接触气象都是从日月星辰、风云雨露开始的。大家感到好奇的云,通常是特别美的,为了欣赏;或怀疑是“地震云”,出于恐慌。网络上,“地震云”理论的支持者和反对者时常有观点的交锋。然而即便是争论,也说明大家在参与。“今年‘观云识天’的主题,从距离生活较远的政策性话题,回归到与普通人相关的纯粹气象话题,带着一点‘小清新’的感觉。”

  宋英杰很认同这一点,他表示,气象作为学科不应该自我封闭。同行者越多,大家的感觉越亲切,学科才能得到更好的发展。“在气象这个行业当中,我们每个人所做的都是局部,但是堆积、搭建起来,才是真正的‘观云识天’。”

  什么是云(链接)

  云是大气中水汽凝结(凝华)成的水滴、过冷水滴、冰晶或者它们混合组成的飘浮在空中的可见聚合物。当太阳光照在地球表面,水(包括江河湖海以及动植物的水分)遇热形成水蒸气,而空气中水汽一旦过饱和,水分子就会聚集在空气中的微尘(凝结核)周围,由此产生的水滴或冰晶会将阳光散射到各个方向,形成云的外观。

  云是水循环的重要一环。随着云继续上升冷却或云外不断有水汽输入,云中水滴或冰晶不断聚集,致使上升气流再也无法“托住”时,这些水汽凝结物就会从云中降落,形成雨、雪、雹等降水天气,水便返回地表,或渗入土壤,或流入江河湖海,随后再蒸发(汽化)、凝结(凝华)、下降,周而复始,循环不已。

 


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