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《天气预报》：18世纪科学探险史：天气解释权的争夺与回归
铛铛铃2025-09-20【科普】330人已围观
简介
今天为您解读的书是《天气预报》。
书名是一部科学探险史。
日常生活中，我们每天都会关心的事情，除了今天吃什么，大概就是今天的天气怎么样了。但其实我们享受天气预报服务的历史并不长，天气预报是19世纪60年代才出现的。
在没有天气预报的日子里，人们的出行面临着许多风险和不便。那时候渔民是个高危职业，出海遇到风暴可能就回不来了。举办赛马等户外活动都得看运气，万一遇到个雷阵雨就全泡汤了。
天气预报的出现，为人类挽回了很多极端天气带来的损失。前人是如何解读阴晴云雨的，天气预报系统又是怎样发展起来的？今天为你解读的这本书，就讲述了19世纪天气预报如何艰难诞生的故事。
本书的作者彼得·穆尔，是英国的一位自然科学作家，牛津大学创意写作硕士研究生导师。为了写作这本书，穆尔翻阅了大量的史实资料，向气象学教授们征求意见。这本书既有严谨考证，又有充满人文关怀的笔触，被《纽约时报》《泰晤士报》评为年度好书。英国气象局局长对这本书的评价是：真知灼见。
在本书中登场的人物有航海家、画家、天文学家、工程师等等，他们或乘着热气球漂浮在万米高空中，或乘着小船漂浮在苍茫大海之上，或头顶着电闪雷鸣，利用极为简陋的技术条件，观测、记录、假设、求证，为现代气象学打下根基，并赋予我们窥见未来天气的能力。
接下来，我将沿着天气预报诞生和发展的轨迹，为你解读。
本书包括三部分内容：
第一部分，在气象学的启蒙期，人类是如何记录天气现象的；
第二部分，随着工业技术的发展，人类如何采集气象数据；
第三部分，早期天气预报系统是怎样建立起来的。
人类对天气现象的研究是从观察开始的。观察到的现象如何记录下来呢？第一部分，我们就说说在气象学的启蒙期，人类如何记录风速和等级，怎样给云朵分类，以及如何通过图画记录天气现象。
在19世纪之前，天气是一个神秘的存在。海军没有办法测量风速，氢气球飞行员无法解释天空的颜色，画家找不到合适的词汇，来描述他笔下的云朵。对大多数人来说，天气是上帝弹奏的背景音乐，预示着某种变化或者惩治罪恶。人类在大自然面前渺小而无助，在风暴来临时，人们能做的只有祈祷。气象学的研究一片空白，甚至连一套描述天气变化的标准术语都没有。
人类对天气的标准化记录，从风开始。在18世纪，当时的人们还只会用文学语言，来描绘风的特征。比如说从南安普敦吹来的一股强风，一阵突如其来的狂风，从海港吹来了莎士比亚式的疾风骤雨。描述每一种风都是对人们想象力的考验。海上的水手对风是最关注的，但是由于不同国家的船只抗风能力差距很大，水手们没有做出一致的描述。比如一场把日本人吹得七零八落的大风暴，在英国水手的心中只是凉爽的大风。
英国的一位海军将领弗朗西斯·蒲福意识到，用主观判断来记录风是行不通的。1791年，蒲福在皇家海军舰艇上服役，从那时候开始，他就有记录天气的习惯。到了1805年，他的气象日志变得越来越详细，有时候会对风速进行评估，清风、和风、狂风、软风等等。到了1806年，蒲福开始攻克量化风级的难题，他为风力设置了13个等级，从零级的无风、一级的轻微风，到12级的狂风、13级的暴风。在量化了风级之后，蒲福更进一步，创造了一套由29个不同符号组成的代码，用来描述不同类型的天气。这些代码有的是单个字母，有的是两个字母的组合，比如晴天是B、有风是sq、有雨是R等等。蒲福还制作了一种灵活而简单的气象记录表，不仅可以记录风向、风速等天气情况，还能跟踪记录天气的复杂变化。比如在表中记录，1806年1月13日，b sq 4到十，就表示当天的天气是晴天有风，风力介于微风和强劲大风之间。蒲福的气象记录表解决了古老的难题，同时也是现代气象学的开端。
就像描述风一样，18世纪，人们对云的描述也是借助于文学语言。大多数人只是把云视作天空的装饰品，一位拥有丰富想象力的天气记录员，可以把云描绘成梳子、蜘蛛网、棕榈叶、狐狸尾巴等上百种日常物品。当然，这种游离于科学之外的散文式记录法，也迎来了它的终结者。1802年，英国化学家卢克·霍华德，提出了一套对各种云进行分类的体系。霍华德花了好几年的时间来观察天空，他将起伏变化的云朵分为三个主要类别：第一类叫卷云，一般出现在高空中，形状卷曲，边缘就像羽毛一样分散开来；第二类叫积云，轮廓分明，一层层向上堆积；第三类叫层云，薄薄的、连绵不绝的在低空铺开。此外还有它们的混合形，卷积云、卷层云、积层云和积卷层，一共是七种形态。这种对云朵的分类方法一直延续至今，被公认为19世纪气象学的重大贡献之一。
在19世纪初期，画家也为气象记录做了很大贡献。其中就有一位英国风景画画家，名叫康斯泰博尔。康斯泰博尔曾经当过风车工人，操纵风车需要时刻关注天气变化，如果风车工人不能在风暴来临前，把风车叶片收起来，高速转动的叶片可能让风车燃烧起来。所以，康斯泰博尔也是一位经验丰富的天气观察家。比如他观察到了风切变现象，风切变是指大气中不同高度的风，沿着相对的方向吹，也就是风竖着吹。康斯泰博尔用风把云一分为二的画面，来表现风切变现象。在1820年到1822年的两年里，康斯泰博尔创作了100多张素描画，记录了不同角度、不同时段和不同天气条件下的天空，同时还在画作上添加了地点、时间和天气状况的注解，用绘画的方式留下自然记录。
从蒲福到康斯泰博尔，他们通过各自的方式，实现对天气的忠实记录，建立气象学分类体系，这标志着19世纪初大气科学研究的觉醒。
当时间来到19世纪20年代，因为测量工具的普及，人类开始以前所未有的方式研究天气现象，他们在家里、海上、山顶和热气球上采集气象数据。接下来我们就说说第二部分内容，人类对气象数据的采集。
随着技术的发展，温度计、湿度计和气压计等气象仪器，得到广泛的推广和应用。他们能够把雾蒙蒙的早晨、暴雨后的午后等直观感受到的天气，转化成湿度、温度等量化的数据。在前往纽约的轮船上，人们要想判断航线是否正确，通过测量海水的温度就可以实现。如果航线上海水的温度，高于周围海水的温度，说明他们正逆流行驶在素有海上大河之称的北大西洋暖流上。湿度计的应用同样广泛，它可以测量空气中水汽的含量，帮助人们预测大雾、露水和降雨等天气。比如夜晚降温剧烈时，空气中的水蒸气含量增加，湿度增大，就容易形成露水。气压计也可以预测未来天气状况，气压突然降低，往往预示着风和雨，相反，如果气压高而且稳定，则预示着晴朗的好天气。气象学家们都致力于，用最精密的仪器来记录天气状况，人们推崇经过数字量化后得到的事实，信奉从观察和实验中推理出的知识。
除了各种测量仪器，还有一项科学发明，极大地促进了气象学的进展，那就是电报系统。1844年，美国人摩尔斯成功进行了电报收发实验，在约定时间，向巴尔迪摩发出了人类历史上第一份电报。电报系统的创立，让千万里之遥的气象观测站，可以实现瞬间通讯，这就让快速收集大范围的气象数据成为可能。
为什么需要收集大范围的气象数据呢？因为天气变化在空间上是动态发展的。比如每到夏天，沿海地区的人们都会关注台风路径实时发布系统，西太平洋上的台风，可能在24小时之内就会登陆沿海地区，所以知晓大范围的天气，对于建立天气预报系统非常重要。19世纪50年代，气象学家们建立起来越来越多的联系网，通过电报来分享观测数据，让天气预报成为可能。
但是要想准确预报天气，仅有地面采集到的气象数据还不够，还需要了解上层大气的变化情况。因为上层大气的气压、温度和湿度，云朵边缘的风速和风向，对于地面天气的变化，都有着至关重要的影响。现在我们有气象卫星，来采集上层大气的数据，那在100多年前，人们要如何探索上层大气呢？他们想到了一个主意，让科学家登上热气球，带着设备去高空记录数据，这样就可以拓展大气观测的范围了。
在1862年英国科学促进协会会议上，热气球委员会成立了，他们找到了细心冷静的英国天文学家格莱舍。格莱舍曾经研究过露水和血精，对这项工作充满热情，他将与经验老道的热气球驾驶员葛世维一起，乘坐当时最好最大的热气球“猛犸象号”来探索高空。经历了两次成功的尝试之后，他们决定飞得更高一些。于是，一场轰动全国的科学探险故事发生了。
那是1862年9月的一个午后，在热气球的攀升过程中，格莱舍一遍又一遍的记录着气压表、温度计和湿度计上的读数。随着上升速度的不断加快，气温变得越来越低，上升到2万英尺，也就是差不多6000多米的高度之后，设备开始出现故障，但是他们决定继续往上飞。当热气球攀升到平流层的边缘，相当于珠穆朗玛峰的高度，稀薄的氧气让格莱舍一度失去了意识。苏醒后的格莱舍继续进行观测，仿佛刚刚只是遇到了一个小麻烦。葛世维则用尽自己最后一丝力气，解开阀绳，热气球成功着陆。
这次飞行重塑了人类宜居世界的边界，人们开始意识到，大气中存在着不同的层次。格莱舍收集的数据，展示了上层大气的复杂性，大气的温度并不是像人们猜想的那样，随着高度的增加逐渐降低，相反，空气会交替变得更冷或者更热。
第二部分内容就讲到这里。对气象数据的采集和分析，是建立天气预报系统的基石。随着测量技术的发展，气象研究相关的文章和报告，出现在各种科学杂志上，各类气象学会和天气观测网络也纷纷建立。那么，如何将这些观测数据利用起来，真正为人们的日常生活提供服务呢？接下来，我们就说说第三部分内容，早期的天气预报系统是如何建立起来的，又面临着怎样的压力。
天气预报的前身是风暴预警系统。早在1860年，荷兰气象学家白贝罗，就开始为本国的水手们提供风暴预警服务。他在荷兰的海岸线上，设立了四个气象观测站，研究出一种运用气压偏差，来确定风向的方法。气压偏差是指某地的气压，与往年平均气压的差值。如果南方气象站观测到的气压偏差，比北方的气压偏差大，风就会从西边吹来，反之，风就会从东边吹来。至今，这条定律仍然被很多水手牢记在心。简单来说，在北半球，如果你左手边的气压低，那风会从背后吹来。
在法国，天文学家勒维耶也在进行一种类似的服务。他为天文台配置最好的仪器，记录每天的温度、风力、气压等天气情况，同时还建立了一个电报网，把各省的数据报送到天文台，这样就可以实时掌握风暴的方向和风速变化，在飓风登陆之前发布预警。
然而，在海峡对岸的英国，一位名叫菲茨罗伊的气象学家，有更加宏大的计划。提到菲茨罗伊，你可能并不熟悉，但你应该听说过，达尔文进行远洋航行，乘坐的小猎犬号，菲茨罗伊就是小猎犬号的船长。菲茨罗伊出生于一个正统的保守党家庭，他的父亲是一位将军，祖父曾担任过英国首相。菲茨罗伊从小就对大海特别感兴趣，他曾是英国皇家海军中的明星，接受过良好的教育。1853年，英国政府成立了一个专门的部门，负责收集观测海上气象数据，绘制航行地图，目的是降低航行成本。菲茨罗伊指挥过小猎犬号登上过合恩岛，还绘制过麦哲伦海峡的地图，不仅实践经验丰富，还具有深厚的科研背景，无疑是担任气象部门负责人的最佳人选。
菲茨罗伊也确实拿出，在小猎犬号上的拼劲儿，投入到这份新工作中。他在气象研究中顺风顺水，建立了自己的舰船网，发布了风力新标图。所谓锋利星标图，是把海洋划分成很多方块，然后每个方块内分别标上不同的星形图案，代表这一区域的风力和风向，这让航线上的风力数据一目了然。此外，他还设计了新型气压计，用描述性词语，取代旧版气压计上常见的数字刻度，方便使用者读表。
菲茨罗伊并不满足于只是记录数据，绘制图表，他想从科学的角度研究天气，对恶劣天气提前做出预警，让沿海居民和漂泊在海上的水手，有机会躲避风暴的袭击。菲茨罗伊决定，将气象局这些年里收集到的气象数据，利用起来，建立风暴预警系统。这个预警系统的理论依据是，冷热空气前锋交汇理论。气象学家们发现，冷热气团在空中相遇时会相互碰撞，引发大气回旋，这是所有风暴的源头。冷热气团的碰撞，可以根据一个区域内，温度或者气压变化的速度来判断，温度或气压变化越快，碰撞越激烈，引发风暴的可能性也就越大。
菲茨罗伊的气象局，对电报网传来的气象数据进行分析，计算气压和温度的变化速率，由此预测风暴的形成。菲茨罗伊还在海岸边设计了一套信号系统，用于向海上的船只传递天气信息。比如一个顶端朝上的圆锥体，表示北方有大风吹来，单独一个鼓，表示风会从相反的方向连续不断的吹来。这些圆锥体或者鼓悬挂在码头上，船只在几公里之外就能看到，然后决定是继续远航还是返回港口。
1861年2月，菲茨罗伊发布了第一份风暴预警，他观察到，大西洋上一个风暴将在英国海岸登陆，他的预测是对的。这次成功给菲茨罗伊开了一个好头。从那以后，气象局的工作改变了，之前气象局的主要工作是，分析历史记录和日志数据，现在需要对电报网传来的实时气象数据，进行认真而准确的分析，对风暴作出预警。这种转变的意义重大，气象数据的数量和传输速度变得非常重要。1861年8月，菲茨罗伊决定将他的风暴预警系统，从最初的50个应用，扩展到130个。同时，他不想浪费每天对天气数据的分析，于是决定把它们发送给报社，作为对第二天天气的预测。
1861年8月1日，《泰晤士报》刊登了一条不起眼的通知，上面写着未来两天的天气情况：北部地区轻微的偏西风晴，西部地区轻微的偏南风晴，南部地区较强的偏西风晴。这条通知，标志着全球第一份官方天气预报诞生了。
风暴预警最初是为了保护船员，但菲茨罗伊的公开预报，却为普罗大众打开了气象学的大门。六家报纸持续刊登菲茨罗伊的天气预报，大受读者欢迎。从计划出差的商人，到准备去海边度假的游客，大家都急切的关心着报纸上的天气预报。如果是个晴朗的天气，就可以不用带雨伞，心满意足地出门了。甚至连女王的使者都会登门拜访，为的只是向菲茨罗伊打听一下明天的天气，为女王乘船出游做准备。
菲茨罗伊从事的天气研究工作，终于赢得了声誉，气象局的预算也增加了，他变成了一个具有崇高使命的部门。菲茨罗伊雇佣了越来越多的员工。然而从此天气预报的事业就一帆风顺了吗？菲茨罗伊很快就感受到了压力重重。
第一重压力来源于宗教。当时大多数欧洲人相信，天气是由上帝支配的。很多城镇有着在教堂塔顶堆放武器的传统，人们认为上帝不会在这种地方失火，但是教堂遭受雷击的事件时常发生。比如在意大利，一座存放900多吨火药的教堂塔顶遭遇雷击，3000多人因此而丧生。基督徒们一直没办法解释，为什么上帝总是攻击，彰显上帝荣耀的教堂塔尖，而不去攻击矮小的酒馆或其他罪恶巢穴。直到富兰克林的风筝实验和避雷针发明后，人们才明白了，为什么高处的物体容易受到雷击，也找到了有效防范雷击的方法。直到1960年，英国主教仍然会命令牧师们，在收获季，祈祷干燥晴朗的好天气。
菲茨罗伊本人也是一个虔诚的基督徒，他对圣经保持着一种极端刻板而保守的解读，甚至因为无法接受进化论而和达尔文交恶。然而，气象工作需要创新、探索和实验，这让他陷入了深深的自我矛盾。他日复一日地处理着涌入办公室的数据，每到周日又会去教堂祈祷风调雨顺的天气。菲茨罗伊承受的第一重压力，主要来自于自己内心的矛盾。
第二重压力在于天气预报，有时候是不可靠的。即使在今天，拥有气象卫星的实时监测和高速运算的计算机的辅助，对一些天气突变也无法准确预测，更何况100多年前，仅仅依靠简单设备和人工统计大量数据呢。如果菲茨罗伊的天气预报预测准确，人们就会把他看作靠谱的科学家，天气预报要是失误了，人们就把菲茨罗伊当成了神棍。菲茨罗伊得到的评价，完全取决于当天的天气和评论者的心情。菲茨罗伊很在意这些评价，为了证明自己，他工作的更努力了。菲茨罗伊承认判断结果会出现错误，他强调解读过程的重要性，但人们只想要有确定性的结果，可是菲茨罗伊没有确定性，这让他陷入了神经错乱。
第三重压力在于，菲茨罗伊的天气预报主要依靠经验判断，缺乏理论支持。1862-1863年的冬天，对气象局来说非常艰难。外界对于风暴预警的新鲜感慢慢淡化，开始质疑气象局的工作。最让气象学家感到困扰的是，菲茨罗伊的方法，或者说他根本没有方法，他没办法说清楚预报形成的原理是什么。这个国家有持有各种理论的气象学家，月球影响论者、反气旋论者、天体气象学家和气旋论者，每一种理论都没有可靠的方法来验证，大家谁都说服不了谁。人们可以自由选择他们中意的观点，菲茨罗伊游离在其中，他认同很多观点，但对于自己的方法却含糊不清。菲茨罗伊找不到系统的理论支持，只能集中精力来处理天气预报的实际运行。
在这几年里，气象部投入的资金越来越多，对于菲茨罗伊来说，风暴预警拯救的生命，让国家得到了足够的回报，但很多人对这个结果越来越不满意。1854年，气象局成立之初的使命是绘制封图，帮助英国商船在大洋上加速航行，为国家带来净利润。现在封图绘制的工作没有进展，发出的警报却越来越多。一些议员对菲茨罗伊提出质疑和不满，说他的气象学游戏不过是在玩弄上帝。这种说法让菲茨罗伊不知所措。《泰晤士报》等媒体发文讽刺菲茨罗伊的项目，声称最好的天气预报，是大自然中古老的迹象，月亮的光环、毛驴的嘶鸣、鸭子的叫声。
菲茨罗伊工作初期的乐观精神消失了。1864年秋天，贸易委员会削减了他的预算，原本就缺乏信息，菲茨罗伊只能根据更少的数据发布预报，批评的声音让他精疲力尽。菲茨罗伊不再是那个精神抖擞的老船长，她的身体大不如前，面容憔悴，眼神呆滞，头发全部脱落。1865年，不堪压力的菲茨罗伊，平静的选择了自杀，给自己的半生、心血、研究和生命画上了悲剧的结尾。
菲茨罗伊在天气研究上所做出的贡献，在他死后被重新评价，并得到合理的评断。英国的天气预报系统在中断了13年后，终于再次运转起来。对于曾经目睹船员被飓风刮进海中的菲茨罗伊来说，天气研究不只是收集数据，它是一种催人奋进的力量。他拼尽全力想要预知天气的变化，不仅是为了水手或渔民，更是为了每一个会受到天气影响的人。
到这里，本书主要内容就为你讲完了。在气象科学的早期开拓历史中，有为天气记录建立规范的开拓者蒲福、霍华德，有乘坐热气球直达万米高空的勇士格莱舍，也有将气象预报视为使命的菲茨罗伊。他们在混沌中寻找秩序，在迷雾中探寻真理，帮助航海家赢得与风暴的搏斗，却因为超前于时代而无法被世人完全接受。正如美国诗人艾米莉·狄金森所说，真理的光只能慢慢的投射，否则人人都会变瞎。新科学的崛起之路总是崎岖，而时间会给出正确的答案。
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