书城科普读物科学伴你行—气候解析
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第10章 气象技术(3)

在自然界中,青蛙素有“活晴雨表”之称,因为青蛙能够感知大气的微小变化。非洲的土著居民,只要发现树蛙由水中爬到树上,便动手做防雨的准备,因为这预示着雨季要来到了。而当青蛙在水面“吧嗒哒啦”地拍水时,也就是预报天要晴了。

许多鸟类也都是出色的“气象预报员”。它们对气压的变化,阳光的强弱,以及雷雨前大气中的积电现象非常敏感。这些气象的变化,往往会直接影响到鸟的歌唱、飞翔以及候鸟到达和出发的时间。

预报风向是老乌鸦的拿手好戏。人们只要看一下它朝什么方向站着,就可知道吹的是什么风。它的头朝南,便是南风;头朝北便是北风。因为它为了保护羽毛,总是让风顺着羽毛吹。

预报阴雨也是乌鸦的强项,因为它对天气变化很敏感。一般在大雨来临前1~2天它就会一反常态,不时发出高亢的鸣啼。一旦叫声沙哑,便是大雨即将来临的信号。故有民谚曰:“乌鸦沙沙叫,阴雨就会到。”

大雁是预报寒潮的专家。当北方有冷空气南下时,大雁往往结队南飞,以躲过寒潮带来的风雨低温天气。“大雁南飞寒流急”,这可一点不假。秋夜,它还用更加独特的方式发布气象信息,即:“一只雁叫天气晴,二只雁叫雨淋淋”,很灵验。因啼叫的大雁越多,即空气中湿度越大,预示大雨将至。

老鹰一般很少发出叫声,只有当地面有食物可猎取或冬天气温很低的寒冷时才会鸣叫。冬天高空气温很低,就可能下雪。所以“老鹰高空叫,大雪就来到”之说广泛流传于民间。

麻雀堪称“晴雨鸟”。若晨曦初露,它们成群吱喳欢快鸣唱,那是告诉人们,今天天气晴好;若麻雀活动迟缓,叫声“吱——吱”长鸣,则预示晴转阴或阴转雨;若在连日阴雨的早晨,群雀叫声清脆,则预示天气很快转晴;夏秋季节,天气闷热,空气潮湿,麻雀飞到浅水处洗澡散热,这又预示一两天内的雨,故谚语有“雀噪天晴,洗澡有雨”。此外,若麻雀傍晚提前入窝归巢,并不时在窝边发出长而缓慢的鸣叫,似在“忧声长叹”,这也预示着当晚或次日天阴有雨。

“燕子飞得低,准备穿蓑衣”。天将下雨时,空气里水汽增多,一些小虫子飞不高,多靠近地面飞行,燕子只好低飞捕捉。故燕子低飞时,就向人们预告:天要下雨了。

画眉对天气也能“未卜先知”。每当它们嬉戏枝头,亲昵对话,表明未来一段时间晴好无雨;而它们隐居枝头,诡秘无声,或销声匿迹,表明阴雨即至。

“子夜杜鹃啼,来日晒干泥”。这句民谚告诉我们,如果杜鹃鸣叫,它预示着明天将是晴好天气,或表示天气将由冷转暖。

喜鹊生性喜明丽、暖和,有“太阳鸟”的雅称。它对天气变化最为敏感。

“仰鸣则晴,俯鸣则阴”,这是古文《禽经》中的记载。清晨,如果喜鹊登枝,欢唱枝头,表明当日天气晴好;若在枝间来回蹦跳不安,低声噪叫,则告诉人们风雨欲来。

古巴一位退休的船长,家里养了一只能唱许多曲子的鹦鹉,它居然能将天气的变化用固定曲调唱出来。例如,它唱施特劳斯的圆舞曲时,就意味着快下雨了;在暴风雨来到之前,鹦鹉唱的是萨姆巴舞曲;如果从鸟笼里传出来是进行曲,就是向人们预报,飓风要来了。真令人叫绝!

蜘蛛的气象预报决定了一场战争的胜负。1794年的秋天,法国军队侵入荷兰。当时荷兰没有阻挡得了法军的兵马和大炮,只好打开运河闸门,放水淹没道路,阻住了法军的锋芒。面对茫茫的大水,法军只得准备撤退。就在这里,法军司令官发现了蜘蛛异乎寻常地加倍拉丝结网。他立即命令停止撤退,原地待命。因为只有在晴朗严寒的天气里,蜘蛛才会有此举动。果然,不久气温骤然下降,荷兰人水淹道路的苦心,也随之“冻结”了,到底没有阻住法军的进攻。

还有些昆虫能做出长期的天气预报。譬如,在秋天时,蚂蚁把窝筑得越高,该年冬天就越冷。

一个晴朗的日子,大科学家牛顿外出散步,路上碰到了牧羊人。这位好心的牧羊人说要下雨了,劝牛顿不要走远。牛顿望着晴朗的天,不相信会下雨,还是继续往前走。可是不出30分钟,果然下起大雨。牛顿对牧羊人的准确预报十人吃惊,便去请教。牧羊人指着他的羊群说:“只要观察羊毛的起伏变化,就可以预见否要下雨。此外,山羊躲在屋檐下的时候,就要下雨;而在草地上蹦蹦跳跳戏耍时,必会晴天。”

在西伯利亚的针叶林中,生活着一种小小的啮齿动物——金花鼠。这种金花鼠对气候变化感应十分灵敏。有时天空虽然晴朗,金花鼠却会突然发出刺耳的尖叫,并且窜来窜去。每当这种时候,不久乌云就会笼罩天空,顷刻雨至。如果金花鼠在早晨就高声叫唤,那么傍晚时分天气就会变坏。

在漫长的进化过程中,生物为了适应周围环境的变化,形成了种种器官。

这些器官仿佛是能够接受各种外界刺激的精巧装置,引起了生物学家和气象学家的极大兴趣。譬如,人们长期以来通过对家畜行动的日常观察总结出的许多谚语,对气象的科学研究就很有参考价值。除了动物以外,尚有许多植物对气温、气压、大气以及土壤湿度、阳光照射量等等变化反应也很灵敏。

人们甚至可以同时用几种植物进行长期天气预报。例如,金盏草、钱葵草、牵牛花等,不论天气如何晴朗,只要它们开放的花儿又闭拢起来,那就预示不久要下雨了。

在自然界中,大约有400种植物可当作“晴雨表”使用,加上鸟类、鱼类、昆虫,在地球上总共有几千种“生物气象员”可供人类利用。

气象导航

利用气象导航,并不只是像一些人想像的那样,仅仅只替飞机、船舶的位置进行定位。气象导航说到底,可以提供两种航线。一是最经济航线,即整个航行中,从一个港口到另一个港口,哪个航线时间最短,所花费的燃料最少,效益最高;一个是最舒适航线,即航行中哪儿风平浪静,晴空万里,最能避免台风、海浪、飓风的袭击。不用说,第一条航线为货运提供了方便,第二条航线为旅客提供了安全。

可别认为导航只是闹着玩儿。这里摘录两个例子,通过比较你就知道了差别:1980年底,我国某远洋公司两艘船舶分别从加拿大回国,其中有一艘船采用了气象导航机构推荐的高纬度航线。途经白令海峡,该船速度快,只用了半个月左右就到达了目的地;而另一艘船却采用了中纬度习惯航行,一路顶着狂风巨浪,损失了几十万美元的货物不说,还多用了两个星期才回到港口。

气象导航要利用全球的天气监测网资料,结合船舶的具体航行要求,提出各种建议,它具很大的实用价值。其实,气象导航本身是在为远洋航行提供综合的气象信息服务。这显示了很大的发展潜力。我国在1987年成立了气象导航中心,并在沿海气象台设立了分中心,组织成立了遍布全国沿海各大港口的海洋气象导航服务网,取得了可喜成果。

卫星遥感技术

气象卫星的估算应用比较广泛。前面说过,气象卫星还能够对农作物长势、病虫害及冻害进行监测,但这只是一方面。气象卫星能够对灾害面积进行估计,对农作物收成作出估算,甚至对各种资源,如渔业资源,能进行遥感探测,显示出其独特的本领。

举例说,早在1991年,在江淮地区发生特大洪水时,江苏省气象局农业气象中心利用接收到的气象卫星资料,估计出江苏省受淹农田面积为53.3万公顷。江苏省民政厅正是参考了这个遥感结果来分发救灾款物的。

利用卫星进行估产不是最近的事,早在二十多年前,美国为了研究国际市场的小麦价格,在麦收前两个月,利用卫星对前苏联小麦进行了测算,认为前苏联产量约为9140万吨,结果后来进行核对,误差不到1%,真是神了。

气象卫星是怎么利用遥感信息资料进行估产的呢?原来,植物的绿叶是进行光合作用的基本器官。一般地说,植物叶面积越大,光合作用就越强,经济产量就可能越高。这是一种植物生理机制,这种生理机制反映的信息也就通过其反射光谱的不同波段反映出来。当作物叶子遭受干旱、病虫害时,叶片的含水量会减少,叶绿素减少,光合作用也相应减弱,此时叶绿素吸收蓝光、红光能力降低。同时,作物在不同的生长和发育阶段,由于叶片的叶绿素含量和内部结构不同,它们的光谱反映曲线也会不同。根据这种原理,气象卫星就可以捕捉到作物的生长情况,进而推算未来的收成。

美国的第三代业务极轨气象卫星,在作物估产方面成绩不小。该卫星在运行过程中,每天有四次扫过同一具体地点,在无云的地区,它们可以很快地反映植物叶绿素对光的吸收率和反射率,通过反射率值可以算出绿度值,通过绿度值就可以监测作物生长状况,进而估计作物产量。

我国1985年就在气象系统开展了遥感综合测产项目,1990年正式投入业务运行。实践证明,该技术对农作物的估产具有迅速、宏观、准确的特点,可以弥补传统农业估产时间长、效率低的不足。

利用气象卫星遥感渔业资源的原理与小麦估产有所不同。应用气象卫星可以用红外遥感仪器测出海水表面温度,在绘出海水表层温度分布等值线图后,就可以根据鱼类生活规律与海水温度的关系来确定渔场位置,并绘成渔海况速报图。美国、日本已有渔海况速报系统,它包括卫星海况图和渔海况图,它们可以作为渔民海洋捕捞业的重要参考。

跨世纪的造福子孙工程

前面叙述了我们面对灾害的种种措施和办法,不管是天气预报也好,监测也好,人工影响局部天气也好,其实都只是一种治标不治本的办法。按医学的一句话,就叫“头痛医头,脚痛医脚”。恩格斯曾有一句话说,人类对大自然的每一次索取,都会受到大自然的报复和惩罚。这一点也不为过。由于人类滥伐森林,过分采取地下水,人口膨胀,大量排放二氧化碳和二氧化硫,使世界气候日益恶化。有科学家就认为,目前的一些异常气候现象,就与人类对气候环境的破坏,特别是与温室效应有关。

那么,有人也许会问,有没有办法恢复原来的气候,或者更恰当地说,能否采取人工措施去改造气候向良性方向发展呢?当然可以。其实,如前面几节所述的,一些国家开始限制二氧化碳、二氧化硫的排放,就是减少酸雨和温室效应产生的办法,从长远的角度来看,它们是会对未来气候产生影响的。

可是,还有别的影响气候的有效措施吗?有。植树造林,绿化家园,大量种草,兴修各种水利工程就是一种可取的方法。我国在这方面做得很有特色,如兴建三北防护林,设立了一个植树日(3月12日)。经过几十年努力,我国的森林覆盖率上升了几个百分点,这是了不起的成就。实际上,植树造林、绿化祖国,本身是造福子孙的世纪工程。过去有一句话说,“前人栽树,后人乘凉”,不就是说增加了大气湿度,降低了大气温度、使气候好转了吗?

但是改造气候本身是一个系统工程,它需要我们的不懈努力。在大力种草、植树、搞绿化的同时,还应合理砍伐树木,修好各种水利设施,以利于防洪泄洪,减少植被的破坏。而且,如减少大气污染,限制废气排放量,合理用水,利用清洁能源,如风能、电能、核能等,也不是能容易做到的事。

此外,由于大气没有国界,海水也无国界,真正要使气候向良性方向发展,还需要全世界各国的携手努力,单就某个国家是不行的。