天气的秘密
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第一章 两个世界

9月末的一天,天气很闷热,只有一点点微风。夏天还在赖着不走。我走过一棵非常熟悉的栎树,向远处张望。头顶着明亮的阳光,我望向南部丘陵树木葱茏的远山。山影在高温中摇晃。低空中有几团毛蓬蓬的云,再往上是一片晴空。空气能见度一般,但我还是能看见远处的大海,此刻的它成了一片死气沉沉的黑色条带。

这天是星期四,而我们一家人想在周末出去野餐。我感到一阵微风拂过我的后脖颈,便回头看了看栎树和它的影子,心里就有了底——眼下的天气还会持续下去。我已经选好了星期天野餐的最佳地点。

在这一小段平平无奇的叙述里,隐藏着好几条线索和两个征兆。我们可以通过几种不同的方式去理解,看看之前的天气都发生了些什么,以及它接下来有什么打算。但更重要的是,这些方法会向我们揭开天气的秘密。

已知世界

人们抱怨天气预报不准已经不是一天两天的事情了。19世纪有一位名叫罗伯特·菲茨罗伊的气象学先驱,他是英国皇家海军的一位海军中将,“预报”这个词就是他发明的。他向天气预报这个疑难领域发起挑战,试图开发出什么新方法,可结果呢?他只要预报错了天气,就要面临公众铺天盖地的批评。这可不是一般人能承受的。菲茨罗伊越来越消沉,最终于1865年结束了自己的生命。

他只是生不逢时。就在他自杀的那一年,英国皇家学会的知识分子们发表了他们对于天气预报的看法:“没有任何证据表明,有哪一位能力足够的气象学家相信,以当前人类的科学水平,我们能按天预测出未来48小时的天气。”

100年以后的20世纪中叶,天气预报已经成了家常便饭,但与之相伴的疑虑并没有消失。1955年,在贝德福德郡邓斯特布尔的中央气象预报站,首席预报员说了一番话,听起来似乎也没比过去自信多少:“任何关于未来24小时以后天气的预报,都很难保证其准确性。”

然而,又过了70年后,情况发生了改变:你只要花几秒钟时间,就能找到好几则天气预报,个个都声称自己掌握了未来十天里的天气情况。这是怎么做到的?是因为我们对天空中的征兆有了更多了解吗?答案是:并没有。

在过去的100年时间里,有四件事发生了突飞猛进的变化:我们掌握了更多且更准确的数据、对天气的成因多了些理解、有了强大的数据处理器,以及便捷的通信。电脑可以接收世界各地和各个方面的观测信息,上到大气层,下到海水温度,它把信息吃进去,然后把预报吐出来。

通信在天气预报中的作用,可能超乎一般人的想象。假如你在大西洋中部测了个气压,据此预报了天气,然而对于大洋另一头的人来说,要迎来这则预报得等两个星期以后了,那这样的预报又有什么意义呢?你可能很难想象,就在不到100年以前,人们还保持着在桅杆上挂圆锥形风球的习惯,沿海地区的人们就指望着靠这个风球来预警即将到来的狂风。想想看,在这种情况下,就算有人抓破脑袋,想出能准确预测未来几天天气的办法,那他得挂多少风球,才能把这个消息散播出去啊!

我们可以回顾那些转变发生的时间点,只可惜,对于亲历了某些恶劣天气的可怜人来说,那些转变来得太迟了。第二次世界大战前不久,在爱尔兰西海岸,上一秒还平静的大海,突然卷起了一阵狂风,44个渔民因此丧命。几千米开外的地方,天气预报已经预测到了这场风暴,并通过广播发出了预警,可惜远在爱尔兰梅奥郡的那些小岛并没有收到。

说回刚才提到的十天天气预报。请注意,预报天气跟靠谱地预报天气这两件事之间有着天壤之别。就我的经验来说,再超能的计算机也只能预测五天之内的天气。对第六天和第七天预报的准确性会明显降低,变成大胆的猜测。不过在当代,至少五天内的天气预报还是有价值的。再早个20年,我不会去关注超出三天范围的天气预报,因为那纯粹就是浪费时间。在大部分地区,天气预报的准确性正在迅速提升,但有些地方恰恰相反。

随着专业天气预报的发展和进步,我们和天气之间形成了一种奇怪的关系。第一,我们明明可以自己看天气,天气本身就是一种预报方式,然而大部分人都已经丧失了这份自信;第二,天气和它的根源——土地脱了节。

于是,专家描述的天气和我们感受到的天气之间出现了一种偏差。看看电视上和网上的天气预报就会发现,图上会标出那种很大的旋涡,覆盖好多个地区。一则天气预报的覆盖区域,可能就会跨越五个小时的车程。然而,我们亲身经历的天气,覆盖区域则会小得多。

每当有气象学家在我面前提起“阵雨”,我都会问,这个阵雨会不会下在我家的后院呢?他们明白我是什么意思,所以只会一笑了之:他们清楚自己的局限性。如果找来世界上最优秀的100位气象学家,给他们弄来100台世界上最厉害的电脑,他们依然算不出明天的阵雨到底会下在什么地方。要是他们没有亲身体验过当地的地形,那预测就更无从说起了。天气预报是一件了不起的事,干这件事的也是一帮聪明人,但如果把预测范围缩小到个人的天气体验,即使是这帮聪明人也无能为力。1865年,48小时天气预报还是天方夜谭;现在,不熟悉土地的电脑依然报不准小范围内的天气。

然而,用自己的感官判断天气就是另外一回事了。虽然我们搞不定未来五天的天气变化趋势,但通常能准确地预测今天晚些时候雨会下在什么地方。天气预报是一场不公平的游戏,普通人比气象学家更有优势。原因有两点:第一,气象学家要为一个大范围内的上千人服务,但普通人更关心的是天气对我们自己的影响,而不是隔壁那个郡的人会怎样;第二,气象学家眼里的天气多半只是一种大气现象,而普通人会作为大地上的生物去体验天气。

一个人如果对周围地形敏感,就相当于拥有了一种机器没法具备的洞察力。

秘密世界

地形会塑造天气。

电脑很擅长把土地分成一个个大块来处理,但如果让它去计算一个人在某地一座小山丘上散步时的天气会怎样变化,那就是自找麻烦。哪怕只是在一小段散步的途中,阳光、风、雨、温度和能见度都会发生显著的变化。这才是我们平时说的“天气”——一棵树左右两边的天气都会不一样。尽管这是一个无可辩驳的事实,但如果你跟一位气象学家这么讲,他还是会纠正你说:“哦,那不是真正的天气。你说的那个叫小气候。”

这种类型的回答,我听过很多次了。每次我都表示同意,嘴上说着:“是的。”但其实我心里想的是:“我可不管它叫什么名字,我说的就是我们会亲身经历的那种天气。”

人类居住在城市、山丘、溪谷、海岸、森林、海岛中。天气改变了我们居住的土地,土地又反过来影响了天气的形成。森林导致了更多降雨的产生,降雨促使更多种树的生长,这些因素形成了一个不断被加强的正向循环。树木的存在传达出一个基本信息,意味着雨水更有可能落在这里,而不是附近别的什么没有树的地方。不同的树种周围下的雨,甚至也会给人感觉不一样。

假如有两座相邻的岛,其中小一点的那座地势平坦,大一点的那座岛上有山,那么两座岛上的天气就会不一样。大一点的那座岛两端的天气也会不一样。从高空俯视,就能看出很多岛屿两端的颜色完全不一样:雨水差不多全都降落在其中一端,而另一端几乎滴水不落。在西班牙的加那利群岛上,可以在一天之内看到两种截然不同的景象:在干燥的西南岸,日光浴爱好者们躺在火辣辣的阳光下;而在对角线另一头的东北岸,郁郁葱葱的植物正在被大雨洗刷。

越是着眼于小的范围,越是能发现天气的剧烈变化。瑞士的侏罗山上有一处海拔800米的山脊,山脊两边的天气截然不同,导致两种生态系统几乎挨在了一起。在山脊的南坡上,有像柔毛栎这样喜温暖的树种;而在北坡,生长着淡蓝菥蓂之类的亚高山带物种。两种环境之间仅隔着一条50米宽的山脊。一般来说,差异这么大的两种环境,要水平跨越1 000千米的纬度范围或垂直跨越1 000米海拔落差才能看到。但在这处山脊上,只有一步之遥。这就意味着,从理论上来说,在如此小的范围内,天气通常也会出现这么大的差别。而且,这种差别是可以预见的。

在美国和欧洲温带地区的刺柏林里,南北面的气候差异就像沙漠和北方森林那样鲜明。科学家发现,林子里几米范围内的小气候差异,堪比以5 000千米为单位的大范围气候差异。我们走进树林,伸长手臂,就能体验到跨大陆的天气变化。

请注意,这种变化不是纸上谈兵,不是学术上的事实陈述或测算。小气候不仅能反映一般意义上大概率会出现的天气情况,也能预测天气。小气候能给出很多关于未来天气的提示。环境能影响甚至是改变天气,一旦认识到这一点,我们就能预测和感受那些变化,并从中获得乐趣。

12月初的一个夜晚,我借着星光走过一片欧石南荒原。我从一片松树下面走出来,预见并确实感受到了空气中突然出现的一股恶寒。我发现欧石南丛中有些结冰的小水坑,但附近的草地和林地里都没结冰。这样的发现令人愉悦,再加上你明白其中的原理,就会越发地产生一种满足感。这不是什么罕见的情况,因为到了夜里,欧石南荒原降温非常快,能比几百米开外的其他环境冷上3摄氏度。(读到下一章,你就会明白为什么欧石南荒原降温快。)

气象学家也明白,小范围内的天气会出现这些剧烈的变化,而且他们极度反感这一点,反感到恨不得把风速计和温度计放到不受这些因素干扰的高空去。无论小气候有多科学,天气预报专家在测量风和温度这类变量时,还是会选择在远高于体感区域的高度进行,这实在是很讽刺。

对于大范围的天气,预报员已经把它吃透到了令人震惊的程度:他们向我们呈现出一个宏观天气的“已知世界”。他们付出的伟大劳动已经拯救了无数人的生命。但这一切无意中造成了一些后果,也就是:他们的成功,引导着人们从更大的广度去认识天气,远远超出我们生活的广度。

这本书会带你重回乡镇和城市,走进树林和山野之间,寻找线索和征兆,解锁天气的秘密。有些征兆指向宏观天气事件,和气象学家构建的已知世界重叠,但更多征兆扎根于我们栖居的土壤。很多征兆都在我们触手可及的范围之内。这就是天气的秘密世界。

现在,让我们回过头来看看这一章开头的那次散步,寻找其中的线索和征兆,接受宏观天气和小气候的差异,打开新的大门,从已知世界迈向秘密世界。

阻塞高压

本章开头提到的那次散步中,天气晴朗,空中只有几朵低云,高处没有云,一点点微风轻轻拂过。温暖的空气形成了扰流,能见度尚可,但我看不清远山的细节。以上就是这个场景的全部线索,这是典型的夏季高气压系统。

在夏季,如果一片区域保持高气压的状态,就意味着会出现持续的晴朗天气、轻柔的不定风、良好的能见度和少量云。只要高气压系统还在,这片区域的天气就会稳定下去。高气压系统的脾气有时非常倔,一旦稳稳占了一个坑,就怎么也不肯挪。这就是“阻塞高压”,在大部分高温热浪之后都会出现。弄清楚当前的天气状态是阻塞高压以后,我们要做的就是留意它和我们的相对位置,以此预测晴朗的天气还会持续多久。

追踪高气压系统并不难,只要持续关注风向就可以。风会沿着高气压系统的顺时针方向旋转,也就是说,如果风从背后吹来,那高气压系统就位于你的右侧。在我散步的那个例子里,当我朝山下看的时候,感到风从我的背后吹来。我知道自己面朝南方,但还是参考栎树的影子确认了一下。当时接近正午,太阳位于正南方,树影指向北方。所以,高气压系统的中心位于西方。

地球由西向东自转,也就是说大部分风是由西向东吹。因此,大部分天气现象也是由西向东移动。

把上面所有的碎片拼凑起来,我意识到自己正处于一个高气压系统中,并根据微风的风向判断,高气压系统的中心位于我的西侧。也就是说,一个大型的晴朗天气系统正在缓缓行进,才刚要开始经过这一带。周末会是个好天气,而且在高气压系统过境前,天气还会越来越晴朗。

先别在意细节,关于阻塞高压的特点,我们之后还会讲到,有机会更深入地去理解。现在,我希望你只注意一件简单的事情,那就是一旦遇上一段晴朗的好天气,请你留意一下风向。这段时间里会有微风,有时候风向很多变。在宁静晴好的天气变脸,形成不安分的天空之前,请留意一下风向是如何变化的。

阻塞高压是一种很明显的征兆,规模也足够大,在天气预报的旋涡和圆圈中也能体现出来。这个征兆很有用,而且会和大规模的已知天气世界保持一致。接下来,让我们进入秘密世界,来看一些天气预报里永远不会提到的征兆吧。

树荫空调

我选的那个完美野餐地点位于一棵栎树下。天热的时候,大家都喜欢站在树下乘凉,但奇怪的是,很少有人知道为什么树下会更凉快。不可否认,最主要的原因之一是树可以遮阴,但还有另一个不为人知的原因:树下有舒服的微风。

当一阵风吹过一棵树,树就对风形成了阻碍。这会导致树周围的气压发生变化。向风的一面气压会升高,背风的一面气压会降低。向风处的高气压导致树的上方、下方和周围的风开始加速。于是,树下的风就比树周围的风更快、更猛烈。天热的时候站在树下会觉得凉快,就是因为树的遮阴树下的凉风。

树荫空调

上文中提到的两个征兆表明了我们的讨论范围。在我们接下来要说到的天气征兆里,这两个例子基本上代表了两个不同的极端。阻塞高压是一个宏观天气系统的征兆,它属于“已知世界”,能帮助我们理解接下来几天里几百千米范围内的天气变化。树荫空调则属于“秘密世界”,它是一个小气候征兆,集中在特定的小区域内,但触手可及且可靠。这两个征兆一起,描绘出了一幅实用的、迷人的天气图景。

后来,好天气果然很给面子。那个周末,我们全家享受了一次愉快的野餐,坐在栎树下,吹着小风,听着旁边的绵羊咩咩叫和乌鸦聒噪地呱呱叫。到了星期天,风向开始变化。等到星期一的时候,空中布满了云,天气也凉爽了下来。