书城科普读物气象百变魔图
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第13章 天气观测及预防(5)

但是,作为电视气象预报员要面带微笑,在巨大压力下工作并不是件轻松的事。气象预报员须指点每张图表,这很不容易,更何况还要在电视上呢。因为气象预报员在实播厅里,站在深绿或蓝色墙壁前,想象各种情节。他们必须记住这些景象,一种被称为彩图的蒙太奇技术产生合成影像,观众在家中即可看到。在这一过程中,计算机会消除电视影像上每种特殊颜色。对电视而言,播音室内的计算机用于采编,选出绿色(或蓝色),这样,气象预报员身后的空白墙壁就可消除。上面会自动插入气象图或卫星照片,其背景为绿(蓝)色,并将图片以合成方式加以传递。可以理解的是,电视气象预报员很注意不要穿颜色不相称的服装。

气象观测

气象高手、气象小人物、勇敢的或普通的观测者,无论人们喜欢用哪一种绰号,观察、测量和记录个人家后院的天空都不是件容易和令人满意的事。

如果你刚成为一名气象观测者,一定要和当地气象服务爱好团体保持联系,他们大多数可在因特网上查寻。国家气象部门对于业余观测者来说也是个有用的信息中心。

尽管观测天气是一种最省钱的爱好,但当你开始观测时,需购置一些基本的测量仪器,进行测量气温、气压和湿度。好的仪器来源包括从自然用品商店、科学仪器供应公司和博物馆商店。与当地气象局取得联系,商讨家周围哪是最佳记录读数的场所。

温度表仍旧是所有气象设备中最基本的仪器了。气象观测者查看温度表,不仅体现当时的温度,也要记录最近期最高和最低的温度,通常拂晓时温度最低,下午两三点钟温度最高,它随锋的移动而改变。沿着山麓,气团的冲撞或焚风(落基山东侧的温暖干燥的风)下沉都会使气温时时刻刻发生变化。

志愿气象观测者把正规的温度表和其他测量仪器一道放在有支架的百叶箱一类的木箱子里。在地面测量的温度不准确,要在距地面6英尺(2米)处才较准确。在阳光明媚的日子里,那里的温度要比草地表层的温度凉爽12度以上。箱体防止内部仪器被雨淋和被阳光直射,有百叶窗的箱子可使温度表周围的空气流通,目的就是获得准确的气温读数,而不是为了遮阴凉。

没有遮挡条件的观测者们应把温度表放在适当的位置,远离被晒热的建筑物或烟囱顶端,以及远离如柏油马路这样的热表面。利用房屋北侧的阴凉处可以免除季节差。

气压表比气温表更精密一些。因为气压趋势表明风暴移动的方向。绝对气压有些骗人,尤其对居住在高纬度地区的观测者们而言更是如此。全球气压图是用气压表经细致测量后编制的,表明无论是对特殊高度地区,还是对海平面地区气压都比较平均,以达到一致。尽管一些业余观测者们使用气象学用的气压表,其特点是有电子感应器和数字读值,但大多数人乐意使用标准的空盒气压表,因为它有一个疏散的金属空膛,内部对侧各有一个弹簧。

内部空间温度的变化与外部空气压力的变化相联系,并通过杠杆系统传递到针形控制盘上。大多数气象观测者倾向实证的准确度,可以精确到百分之一“英寸”的压力。或十分之一毫巴——甚至达到十分之一度的气温。读数的范围同样重要。生活在寒冷地区的观测者对未达到-29°F的温度控制盘感到满意。气象观测者都不想忽略天气最主要的几个方面即降水和风。对于雨水来说,有几种标准量度。但最流行的是一尖角桶之量(标准量),它可定期自动流空,因此,它不加满也可测量降雨量。然而,雨水像温度一样,是不易测量的。因为风使到达桶顶的雨水量不准。多数测量者试图将仪器放在相对开阔的低处,同样,气压表(无论是电子感应器还是传统的杯状旋转轴)若放在靠近建筑物或大树,就不会给出准确的风的读数。标准测风仪器须放在35英尺(10米)高处。

北方观测者常以雪量大加夸口,但那里的技术却是最高的。适当的测雪仪需要一个平板,在下大雪时,定期将下面因重量、融化或结束而形成的雪扫下去,另一方面,一些观测者急不可待地想获取雪量的记录,因而得出的结果也常常很高,而且还不合常理。为此,最好每隔6个小时清理一次平板。

虽不像雪那样迷人,但在气象学方面起很重要的作用当属湿度。气象观测者曾一度用湿度表来测量人头发的长度。后来,观测者用手摇干湿表来这样做。这种仪器两侧各有一个温度表,一个球部用细纱布包裹住,观测者弄湿纱布,将温度表转动几分钟,蒸发使球部冷却,并降低其温度,达到一个被称作湿球温度。干球温度表上的温度和湿球温度表上的温度差就可能是大气湿度的测算值。现在,测量湿度的电子感应器业已存在,但不十分准确。

清教徒喜欢使用转动的干湿表,但电子气象站的动波是与国内计算机兼容的能力。有些是成串出现,所提供的数据直接进入计算机内,连同软件,使观测者将他们用文字所记载的天气日记也现代化了。

气象观测者喜欢对观测中作的笔记进行比较,一些人发现,国际网络组织要邮寄他们的数据;另外一些人想主动为国家天气局进行观测。若地平线上空的天气允许,美国观测者会在SKYWARN中成为风暴的跟踪者。SKYWARN是一个志愿组织,他们协助国家天气服务预报局(简称NWSFO)进行工作。

天空观测指南

大多数气象观测者对天气的兴趣可追溯到儿时的好奇。鲁克·霍华德便是这种人。18世纪,他还在念书时,英国就掀起对天气的兴趣,并对拉丁文字的不满。具有讽刺意味的是:有关霍华德对气象学的传说是一种他发明的用拉丁文字把云分类的方法,即把云根据形状、规模进行分类。

霍华德在一个“苦行者”协会的集会上提议云根据形态进行分类。该社团是1803年在伦敦的一个科学团体,霍华德是位业余博物学家,他每天的工作就是当调剂师。他使别人相信:他的云分类系统比当时伟大的思想家们所提出的理论更好,当时许多思想家,如简一巴蒲提斯特、拉马克和卡洛乌斯·林那乌斯。

霍华德分别把云层称为积云(拉丁译为“堆”),就好像云要堆在一起似的,层云(拉丁译为“层”),在层开后有如片片云霞,卷云(拉丁译为毛发卷曲),在高空中十分纤细,他又用第四个拉丁文字“Nimbus”表示“有雨或有雪”,这种云会形成某一种降水。

当气象学家们于1874年首次在国际气象大会上云集一堂之际,他们以霍华德的命名和分类系统为契机,创造一个新系统,可预测云层的高度。

天空区域指南中的云部分包括十属云,形成国际上通用的三族云,即根据云高。低云是在7,000英尺(2000米)上空;中云是在7,000~15,000英尺(2000~4600米)高空;高云是在15,000英尺(4600米)以上的高空,直至对流层顶部,在这一指南中包括一些相关云种、变异和所谓的“附件云”它们都与各种云层的发生有关。有许多业余观测者所遵循的准则,有助于根据云名称判断其形状。例如:拉丁文字中的前缀alto和cirro最早表示云的高度:以alto开头的云名称是中云。而以cirro开头的云名称卷积云属高纬地区的云,形状极似卷云。

云的名称表示其特色。就很普通的积云而言,开始小,但随后变得越来越大的云,故被称作积云,形成风暴或积雨云。

然而,并非所有云层的名称都能这样轻易解释。那些以拉丁文字后缀stratus和cumulus的字可以体现如布片的云层和蓬松的积云特点。但也未必都如此。例如高积,就它的前缀而言,是中层云,但它的形状差异极大。

一些高积云内含有冰晶,但另外一些没有冰晶。有些平行出现,有些类似鱼鳞天一样,形状复杂;还有一些形成蓬松的类似城堡一样的城堡云,常常预示着暴风雨。似乎这种多样性还是不够的,气象专家们仍发现新的云层形状。例如层云,曾一度被认为是高度的统一,但雷达研究表明,许多层云都渗入到积云中而形成向上的塔状云。大批的雷雨云合并成模糊的卷云和高积云,有艾奥瓦州那样大小,结果到第二天又重新展开。

云层并非是吸引大气观测者们惟一的空中现象。阳光透过大气放出光芒时,各种各样的大气尘埃、水滴和冰晶干扰了这一奇妙的效果。一系列这种可视的景色在该指南末尾中可以提到。

在观测天空状况时,不要直视太阳,用一只伸出去的拳头挡住太阳。

层云

层状云是一种云,它包括高层云和卷层云。层云很低,呈灰色云状分布,常见于清晨。当层云底部接近地面,就形成了雾。

层云可以在各种条件下生成。但最常见的是由于各种气温条件而形成各个层面的大气。通常云在夜间形成,那时风轻,天蓝。例如,辐射雾和地面云雾。地面云雾常聚集于低处。如流水的峡谷,那里冷凝的空气渐渐消失,而且空气也十分潮湿。

层云也在暖空气笼罩在较冷的表面上形成,构成薄雾。在这些情况下,移动的空气在和冰、雪、冷地面和冻水相接触而变得十分寒冷。这样形成的雾比辐射雾更浓,持续时间也更长。

有一种层云即蒸气雾,是冷空气在初冬时节掠过较暖的湖水表面而形成的。在冷空气有如云带一样升腾之际,它会变暖并从湖面上聚拢湿气,它看上去很像蒸气。有时这些状况产生湖泊效应降雪带。凉雨落在地面、水面或房顶较暖的表面时,也可形成酷似蒸气的雪云层。使雨水以飘带的形式蒸发。

高度

从地面到2000英尺(600米)高空。云层底部,清晨靠近地面,白天因日照加热而上升;尤以辐射云雾为例。

范围

全球,通常哪里温暖,潮湿的空气就会在冷的地表、水面、雪地或冰面上浮动,在峡谷保持整个冬天的现象。

季节

终年,主要集中在寒冷季节里,那时放射出的热量在夜晚会消失在空中。

特色

包括与逆温有关的稳定大气(逆温出现在暖空气经过空气上方)。根据云层的形成方式:也包括良好的天气(如夜晚的层云在白天蒸发)和坏天气(如从降雨落在温暖的地面、从长时间的薄雾和浓密的谷雾中层云的形成)。

多样性

层云上端冻硬(强逆温和非消散阶段)或蓬松(因太阳照射而形成弱逆温、消散或蒸发)。通常层云上端会形成小气流,从高处向下看,层云十分清晰。

碎层云

积云和层云包括许多云层被称作碎层云,表明强风将云层吹成纤维状、水流状以及破碎状。碎层云有时在积雨云或云开始分裂时产生,碎层云,也称作断层云(右),是在积云变弱以及在雨云层和积雨云的下方因雨使空气空冷。碎层云最主要特点是伴随有流动性大规模的气旋和风暴。

透光层云

你若透过层云看不见太阳或月亮,你是在透过层云不透明的部分看,但不论怎样模糊,你看到了太阳或月亮,那么云层十分薄,而且常常被称作半透明体。当云层从不透明转变成半透明,它表明这样的层云会很快消失。

辐射雾

辐射雾形成于夜晚,那时风轻天蓝,这使地球把大量的热散发到太空中去。此时地面和地面上的空气变凉,直至达到变成露水的温度,水滴这样便形成了。辐射雾不会在大的水域上空形成,因为水温在夜晚变化不大,若只出现薄薄一层水雾,就会形成露或霜。如果持续变凉,霾就会形成。随着湿空.气层的变厚,就会形成雾。霾比雾更为精确。当能见度不足3300英尺(1000米)时,霾就被精确地解释成雾。当能见度低。于1970英尺(600米),飞机若没导航就很危险。

温和的内陆峡谷地区经常会出现辐射雾,随后是连绵的雨。辐射雾仅需5~10分钟就可生成。有可能是当阳光温暖了大地,而大地又使上方空气变暖;或可能是强风把雾和干燥的空气混杂在一起的缘故,辐射雾消失很慢。

平流雾

这种雾是当温湿的空气经过较冷的表面而生成的。在这种情况下,移动的空气与下面的表面相接触而变冷,如果清冷的空气温度下降到露点温度时,雾就会生成。在远离纳米比亚海岸、远离加利福尼亚的金门大桥的法拉洛恩斯海湾,以及远离秘鲁和智利的阿塔卡玛海岸,这些地方常可看到这种雾。薄雾也可在靠近暖锋处生成,因为温暖空气流经积雪覆盖的大地。

由于温湿空气的移动和较强的风与天气状况有关,由空气移动而生成的雾通常比辐射雾浓密而且扩散面大,持续时间长,即便阳光照射也不易蒸发。

上坡雾

有些地区,像空气一样生成的雾被迫上升,这种情况的发生可以是风把空气吹向山坡。当空气上升时,它就会冷却形成露珠,这样云就形成了。这种过程持续上升直至弥漫整个山坡。由于上升的空气还处在地表处,云就可以在地表处形成。当风朝着适当的方向吹动时,上坡雾就形成了。这些地方包括西风坡,主要分布在美国和加拿大海岸山脉地区的西风坡:夏威夷(盛行东北信风)山脉的东北朝方向的山坡,以及比利牛斯山脉的南、北坡(根据与流动气压有关的风向)。

层积云

层积云主要由小水滴构成,是一种层叠云和蓬松云混合形成的一种云。每层都有主要特色。层积云根据云片和云带加以区分,表明在那里空气在上升,伴随一层薄云;或表明空气在下降,那里呈现晴朗的天空。层积云由白色转向深灰色,仅有几千英尺厚。而且常被误认为是高层云。层积云靠近地面,云中元素大而密。