查看原文
其他

《天气预报》|通过天气预报从无到有的过程,了解科学进步的艰难曲折。

[英]彼得•穆尔 品卷一族
2024-12-10

关于天气预测的科学探险史


核心书摘:

19世纪以前,天气一直是个神秘的存在。暴雨、海啸、雷电、冰雹、飓风……这些极端天气动辄夺去数十万生命,令人心生恐惧。直到天气预报的出现,人类的损失才得以挽回一二。《天气预报》这本书,讲述了70多年的天气预报开拓史,书中描写了几位身份性格各异的主角顶着守旧思想和宗教信条的压力,利用极为简陋的设置,观测、记录、假设、求证,一步步揭开大气的秘密,并开创气象系统的过程,让我们看到了人类在探索自然过程中的执着和坚守。


关于作者:

彼得•穆尔,一位80后自然科学作家,他1983年生于英国斯塔福德郡,曾经在英国达勒姆大学学习历史和社会学,2010年起在伦敦城市大学讲授创意写作课,2017年任牛津大学创意写作硕士研究生导师。

学什么:

1、天气预报是如何被一步步创造出来的?

2、天气预报开拓史给我们哪些启发?

一、天气预报从无到有的创立过程

   天气预报从无到有经历了长达70多年的过程,耗尽了很多人一生的精力,这个过程可以分为四个阶段:观察期、争论期、实验期和信任期。

1、观察期

   在19世纪以前,天气对人们来说是个神秘的存在,人们从来不知道天空何时晴何时阴,更不清楚电闪雷鸣和风暴是怎么产生的。当时的人普遍认为,天气是由上帝控制的。

但是总有人不这样认为,更有人不断尝试记录天气,希望能够找到天气变化的规律,这其中最重要的一个人就是英国海军少将,“伍利奇号”的舰长弗朗西斯·蒲福,他多年来一直保持记录天气日志的习惯。

蒲福最初记录天气的方式很随意,后来,为了便于大家理解,他经过对大量数据的整理,制定出了一套完整的定量式风级表。这套风级表按照风力大小,分为0到12级,都用数字来表示。比如“0”代表无风,“9”代表强烈大风,而“12”则代表极端天气下的暴风。这就是我们现在仍然在沿用的“蒲福氏风级”,现在这个风级已经扩展到17级,即共18个等级。

为了更加清晰地描述风向和风力, 蒲福还创造出了一套由29个不同符号组成的代码,有的是单个字母,有的是两个字母的组合,用来表述不同类型的气候,有了这样灵活而简单的表格,他不仅可以记录风向、风速、大气压、温度等单个气象因素的情况,还能记录下周围天气的复杂变化。

蒲福的这套方法,为气象学的发展和天气预报的系统化打下了基础。从某种程度上来看,蒲福这套记录风的方法是近代气象学诞生的一个标志,因为他首次为近代气象学建立了一套共识体系,这对整个学科体系的建立具有开创性意义。

与蒲福同一时期的英国皇家学会院士,化学家卢克·霍华德也热衷记录天气变化,他主要记录的是云的变化。

霍华德通过自己的观察,为云朵划分了体系,并写了一篇论文叫《论云的形变》。在他的论文中,霍华德把千变万化的云归纳成了一套简明的分类体系,他界定了云的几种形态,并用拉丁文给每种形态命名。今天气象学里经常说的卷云、积云和层云等名称就是霍华德的首创。

给风力定级,是帮助整个学科建立了一套共同的话语体系,对云的分类,则是为人类研究天气提供了一种范式和规则。但是在那个时代,人们对气象的研究还只能靠观察和记录,所以称为观察期。

2、争论期

18世纪后期正是基督教盛行的时代,教会在当时的言论中占主导地位,而且当时的气象学家也没有准确预测天气的能力,所以人们仍然普遍认为,天气是由上帝掌控的。

但很多无神论者不相信有上帝,他们试图通过各种方式来探索天气变化的成因。其实,在当时的天文学中已经初步分离出了天体气象学,只是还没有被广泛接受,虽然不少科学家写过一些关于天气成因的论文,但都因为缺少更翔实的理论依据和传统认知的顽固而没能得到广泛认同。所以,那是一个对天气的成因争论不休的年代。

3、实验期

19世纪初是西方世界全面扩张的时期,海上贸易发展尤其迅猛,海洋天气的预报就成了大多数航海者的刚需。在此期间,莫尔斯电码的发明有力推动了气象学的发展,因为它让不同地域之间的沟通变得简单和迅速,人们可以实时地将世界各地的观测记录集合起来共同研究。

1846年7月,一场大冰雹袭击了伦敦,造成了巨大财产损失,当时英国已经成立了皇家气象所,研究人员开始意识到了天气预报的重要性。又过了两年,到1848年8月31日,英国出现了第一份天气报告,主要报道各主要城市的天气情况。从那时候起,英国开始大力重视气象学研究,大洋对面的美国也效仿英国成立了气象研究所,气象学终于开始走向兴盛。

1853年,美国陆军中尉马修·莫里绘制了全球风图,1854年,法国天文学家勒维耶在全球首创了风暴预警系统。随后,近代天气预报之父,罗伯特·菲茨罗伊在这两人研究的基础上,建立了风暴圆锥预警系统。这些系统的建立,标志着气象学已经开始融入人们的现实生活。

4、信任期

1861年8月1日,菲茨罗伊在《泰晤士报》发出了第一份天气预报,预告了后两天的天气情况。遗憾的是,人们还是不怎么相信这些预报,加上教会依然在宣扬天气由上帝掌握,菲茨罗伊因为天气预报和风暴预警被质疑成骗子,最终选择了自杀。在他死后不久,英国气象局承认了他的预报,天气预报从此越来越完善,气象学也越来越发达。

以上就是天气预报从无到有的过程。

二、天气预报创立过程中的关键人物

在天气预报创立的过程中,有很多人都做出了杰出的贡献,今天我们要重点介绍两个关键人物:弗朗西斯·蒲福和罗伯特·菲茨罗伊,他们的一生都跟天气预报有关。

1、弗朗西斯·蒲福

蒲福是早期气象学的奠基人。他于1774年出生于爱尔兰,当时正是远洋事业的黄金时期,他5岁就立志成为一名水手,梦想远征大海。14岁的时候,蒲福偶然看到了月晕,他惊叹于大自然的美妙,用笔记下了这个景象,并且将很多细节描述得非常清楚。

蒲福接受正规教育的时间不长,他后来的大部分知识都是通过自学获得的。蒲福唯一上过的学堂是都柏林的一家私塾,老师是天文学教授亨利·厄舍博士,他在这里接触到了爱尔兰最高的天文观测台丹辛克天文台,这段时间的学习让他开始对天文学和气象学产生深厚兴趣,并把气象学当成终身事业。

蒲福在15岁的时候就离开父亲,到英国东印度公司的商船上工作,从此开始了他的海上生涯。也是从那时候开始,他每天坚持写天气日志。后来,蒲福加入了英国海军,并因为作战勇敢多次晋升,不到26岁就成为“法厄同号”船上的海军上尉。

1805年,蒲福被任命为英国海军本部“伍利奇号”巡洋舰舰长。在带领这艘舰船航行时,蒲福深刻认识到了风力对船只的影响,于是,他决定努力攻克风力测绘难题。经过多年累积,他制作了风力等级指标表也就是“蒲福氏风级”量表。蒲福几十年如一日,坚持每天早上5点起床,观测和记录天气变化情况,然后一丝不苟地绘制各种地图。

1846年,72岁的蒲福以皇家海军少将的身份退役。1857年5月27日,83岁的蒲福因病去世。在他逝世后,英国以他的名字成立了一个基金,叫做“蒲福表彰奖”,专门奖励每年海军上尉或船长考试排名最高的考生。蒲福把他的一生都献给了气象事业,为天气预报系统的建立做出了卓越贡献。

2、罗伯特·菲茨罗伊

在天气预报的创立过程中,菲茨罗伊是个极其重要的人物。

菲茨罗伊于1805年出生于一个上层贵族家庭,父亲查尔斯勋爵是一位将军,后来成为下院议员。母亲是英国政治家卡斯尔顿公爵的同父异母妹妹,他的祖父格拉夫顿公爵曾经担任过英国首相。出身显赫的他受到了非常好的教育。他喜欢航海事业,家人也很尊重他,把他送到了英国海军学院学习。当然,菲茨罗伊也没有辜负家族的期望,他学习成绩十分优异,是海军学校有名的学霸。

大学毕业后,菲茨罗伊顺利通过考核,从海军上尉做到中尉,随后就被分配到“小猎犬号”做见习军官,随船到南美洲考察,他也是在这个时候遇到了蒲福。菲茨罗伊第一次随船出行就遇到了十分恶劣的天气,并且亲眼看到两名船员在风暴中丧生,这激发了他内心的责任感。1829年,菲茨罗伊作为“小猎犬号”的新任指挥官,带领船员顺利从南美洲最南端考察归来,蒲福看好他的才干和实力,又派达尔文同他一起再次考察南美洲。

在这次出行过程中,脾气暴躁的菲茨罗伊与达尔文经常发生冲突,好在他仍支持达尔文完成了对安第斯山脉和加拉帕戈斯群岛的考察。此后三年,菲茨罗伊整理出版了4卷本调查报告《小猎犬号航海记》。菲茨罗伊在所有的航海过程中始终保持记录天气的习惯,随后10年,菲茨罗伊带着“小猎犬号”不断远行,渐渐成长为一个出色的海军将军。

1843年,菲茨罗伊出任新西兰总督。两年后,由于新西兰的毛利人与西方殖民者的冲突越来越激烈,菲茨罗伊被召回国。在从新西兰回英国的路上,菲茨罗伊在麦哲伦海鲜遇到了风暴,侥幸逃生后,他认为这是上帝的眷顾,从此成为基督教的极力拥护者,认为一切都是上帝所造。

在蒲福的帮助下,菲茨罗伊进入英国皇家学会负责气象统计。1853年,他代表英国参加了在布鲁塞尔召开的气象会议并发表了重要演讲。回国后,他在一些军舰上装了风速、气压、温度和湿度的测量仪器,他根据这些测量仪器取得的资料绘制了新型海图,并用来预测未来几个星期乃至几个月内的风力情况。他还向皇家学会提交了报告,建议每艘海船都应进行气象观测,为此他专门写了一本小册子《气压计及天气手册》,免费向大家传授气象知识。

1859年,伦敦遭遇了大风暴后,菲茨罗伊建立了风暴预警系统。也是在这一年,达尔文的《物种起源》问世,菲茨罗伊却高举《圣经》反对进化论。此刻的菲茨罗伊成为了一个矛盾体,在气象学上,他是先驱者,在对待达尔文的进化论上,他又是保守派。

1860年6月1日,菲茨罗伊发布了第一份天气预报,遗憾的是,当时的人们都不相信他,依然相信天气由上帝掌握,把他当作笑柄,甚至连主流媒体也质疑他。1864年,59岁的菲茨罗伊入选英国人物传记《文学、科学和艺术名人肖像》,这本是一个让人高兴的事,却因为出版后发行量太少让他大失所望。1865年,菲茨罗伊在极度的失望中自杀。

他死后,天气预报在一段时间里成为禁忌,英国气象局也一度因此失去了工作方向,直到几年后,英国官方才证实了菲茨罗伊的预报,天气预报得以正名。菲茨罗伊也因为在天气预报系统建立过程中的突出贡献,被气象学家称为“近代天气预报之父”。遗憾的是,菲茨罗伊已经看不到这个结果了。

三、天气预报的创立过程给我们的启发

通过了解天气预报的创立过程,我们可以获得几点启发:

首先,所有的新技术都不是凭空出现的,都是在前人的研究基础上不断完善出来的。菲茨罗伊是第一个发布天气预报的人,但是他的很多成果都是总结蒲福和其他观察者的记录,结合别人的研究得出来的,他只是最后推动天气预报落地的人,不是独创的发明者。

其次,要想在某个领域获得成功,建立共识体系很重要,这个共识包括共同的话语体系,共同的评判标准等,这就像蒲福给风力定级一样。

最后,人的成功,性格和努力同样重要。我们分析了天气预报建立过程中的两个重要人物,蒲福和菲茨罗伊都很努力,都做出了不可磨灭的贡献,但两人的结局完全相反,一个功德圆满,一个自杀身亡,其最大原因就在于性格。

蒲福做事十分沉稳,不管遇到什么困难,都非常冷静,考虑事情也细致周全,这样的性格让蒲福拥有许多朋友,在职业生涯中始终有贵人相助。

菲茨罗伊正好相反,他性格暴躁,言行总是被个人情绪所左右,他在学术上与原本的好友达尔文交恶,在竞选中也不顾场合口出恶言,当遭遇别人的诋毁和攻击时也不能冷静处理,最终悲惨地以自杀结束了生命。

由此可见,成大事努力重要,性格同样重要。

结语

未知是最令人恐惧的,即使它不立即发作,只是静静地悬在人们的头顶,也是让人无法容忍的。

为了克服这种不适,有的人怀揣信念,勇于探索,务求真知真解,他们是勇者;有的人却用自己已经掌握的旧知识拼命否认新知识,发展出了各种自欺欺人的解释。这正是进步与保守的本质区别。

无论是面对变化莫测的天气,还是浩瀚无垠的宇宙星空,又或者不可见的微观世界,总有人成为勇于探索的英雄,也正是这些英雄孜孜不倦的追求才让我们打破了各种迷信、畏惧和无知,一点点洞悉世界的奥秘。

未来仍会有更多的未知等待我们去探索,《天气预报: 一部科学探险史》这本书给我们的最大启发就是:只有当人类学会了和未知泰然相处,才算是成熟,才算是勇者。

编辑伊兰微微

相关内容

《历史的另一种可能》|写作中怎么使用“反事实叙述”才有意义?

《人类群星闪耀时》|如何更积极地面对人生的关键时刻?

《创新者的变现力》|如何制定一个伟大的创新策略?

《适应复杂》|如何克服管理的复杂性,实现成功的组织管理?

《莱特兄弟》|真正让莱特兄弟从诞生飞机的黄金年代脱颖而出的,是他们独特的思维方式。

《极致》|在互联网时代,应试如何进行产品设计?

《联结》|错综复杂的意外联结是如何塑造未来的?

《通识》|如何用宏观的视角来分析复杂细微的问题?

《荣格自传:回忆·梦·思考》|如何拯救自己的内心世界?

《守夜人的钟声》|如何共同参与到一个关乎自身的伟大行动中?

《失误》|如何看待错误,把经验积累转化成合理行为?

《万万没想到》|如何学习才能在为某一领域的项尖高手?

上次推送内容:

《酶的情人》|感受一位生物化学家对千辛科研的热情和执着。

【严选好书】99%的生活烦恼都是有话不直说引起的。

《远见:用变革理论预测产业未来》(萌版)|向左走还是向右走?专业还是一体化?

【大咖开讲】实用谈判技巧读书会(四十一)希腊的债务谈判

本次推送:

《天气预报》|通过天气预报从无到有的过程,了解科学进步的艰难曲折。

【严选好书】不愿意把话描述清楚,有可能是逃避型人格。

《持续增长》(萌版)|公司利润停滞不前,怎么办?

【大咖开讲】实用谈判技巧读书会(四十三)让步之后要不要回报

下次推送:

《病者生存》|那些“不健康”或“致命”的病毒,是如果延续人类生命的?

【严选好书】微软的CEO们是如何改变世界的?

《执行:如何完成任务的学问》(萌版)|领导如何让员工动起来?

【大咖开讲】实用谈判技巧读书会(四十四)伊朗限核谈判的门道

(语音、文字、图片部分来自今今乐道APP和网络,老农整理)


继续滑动看下一个
品卷一族
向上滑动看下一个

您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存