《天气预报》：
一部关于预测天气的科学探险史。

天气预报这项技术，已经成为了我们生活中不可缺少的一部分。但是在 19 世纪前，人们还普遍认为，天气是变幻莫测的神秘力量，很少有人从科学的视角去看待天气。随着工业化进程的发展，19 世纪的西方社会，理性和科学也逐渐被更多的人所接受。其中，就有一大批科学先驱，开始研究天气，尝试为混沌的自然建立秩序，为天气预报这项技术打下了坚实的基础。

天气预报这项技术发展到现在，也才经历了 100 多年的时间。那么到了今天，它基于什么样的原理在运行？在未来又会朝着什么样的方向发展？本期音频将会为你分享。

你将听到：

1. 天气预报这项技术是怎么诞生的？

2. 为什么我们会觉得天气预报总是不准？

3. 天气预报在未来会朝着什么样的方向发展？对我们的生活会有怎样的影响？

4. 我们应该怎样看待技术创新？

书籍信息：

书名：《天气预报》

副标题：一部科学探险史

作者：[英] 彼得·穆尔

译者：张朋亮

出版社：广西师范大学出版社

出版年：2019-2

页数：528

定价：68.00

装帧：平装

ISBN：9787549576913

关于作者

彼得·穆尔，英国牛津大学的硕士研究生导师。同时他也是一位出色的自然科学作家。

关于本书

19世纪以前，天气一直是一个神秘的存在。暴雨、海啸、雷电、冰雹等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。那么，前人如何解读这些现象，又是如何预测天气的？现代的天气预报是怎样发展起来的？本书讲述了一段长达70多年的天气预报开拓史。一大批科学先驱，开始研究天气，利用极为简陋的技术条件观测、记录、假设、求证，一步步揭开大气的秘密，并试图窥探未来天气，为天气预报这项技术打下了坚实的基础。

核心内容

一、天气预报这项技术是怎么诞生的？

二、我们应该怎么看待天气预报这项技术？

三、天气预报的现状是怎么样的？未来又会朝什么方向发展？

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前言

你好，我是袁泽。欢迎每天听本书。本期我要为你分享的这本书叫做《天气预报》。这本书主要讲的是，天气预报这项技术是怎么诞生的？我们又该怎样看待这项技术？

在今天，天气预报显然已经成为我们生活中不可缺少的一部分了。不管是在电视上，还是手机App里，到处都能看见关于天气的信息。但是，这项技术从诞生到现在，仅仅才过去了100多年。而在这之前，人们对天气的看法，和现在可是完全不一样。

19世纪前的西方社会，很少人会从科学的角度去考虑天气这件事。当时的人认为，天气是由上帝控制的。比如说，在1588年，西班牙国王费利佩二世下令他强大的舰队起航，目标是征服英国。这支舰队由130艘战船、30000名船员组成，是名副其实的无敌舰队。而当这支舰队浩浩荡荡地开赴到爱尔兰西北部海岸线时，却遭遇了猛烈的风暴。在北大西洋强风的裹挟下，战船在满是礁石的破碎的海岸线来回摇摆，20多艘战船当场沉没。最终，这支“无敌舰队”仅有一半得以保全。

英国人坚信，在上帝的旨意下，强大的风暴帮助他们以弱胜强，赢得了这次关键性的海战。为了庆祝，官方甚至制作了一系列的纪念章，上面写着“上帝之风刮起，瞬间驱散敌军”。

但是，阴晴不定的天气，并不总是会给人们带来福音，极端的天气经常会导致大规模的人员伤亡。在没有一个理性的认知之前，人们对于天气变幻，没什么好办法，大多只能祈求神灵保佑。

直到19世纪，随着工业化进程的发展，理性和科学也逐渐被更多人所接受。这其中，就有一大批的科学先驱，开始研究变幻莫测的天气，尝试为混沌的自然建立秩序。他们有的是航海家，有的是天文学家，有的是发明家，甚至还有画家。正是这些人的不断尝试，为天气预报技术奠定了基础。这本书要讲的，就是这部关于天气的科学探险史。

为了帮你更好地了解天气预报的现状和未来，我特地采访到了窦志钢老师。窦老师曾经在中国气象局工作了16年，是一位资深的气象信息传媒人，曾参与过中央电视台每天晚上7点半准时播出的“天气预报”节目。窦志钢老师对于天气预报技术的深度解析，我在后边会为你分享。

本书的作者是彼得·穆尔，英国牛津大学的硕士研究生导师。同时他也是一位出色的自然科学作家。

接下来，我将分成两部分，为你分享这本书。第一部分，我会重点为你讲述，天气预报是如何诞生的。第二部分，结合窦志钢老师的分享，我们重点说说天气预报这项技术的现状，以及未来会朝着什么样的方向发展。

第一部分

好，先来说天气预报这项技术是怎么出现的。在这之前，不妨先来思考一个问题：我们该怎样去理解一项新技术的诞生呢？著名思想家布莱恩·阿瑟在《技术的本质》这本书里说：如果你去仔细观察任何一项新技术，就会发现，所有的新技术都不是无中生有被发明出来的，新技术都是从现存技术中组合出的一组新的要素。

从这个角度来看，天气预报的诞生也是这样。它不是某个伟大的科学家灵光一现，拍脑门想出来的，它甚至不是人们刻意去研发的结果，而是经过了一系列技术和理论上的漫长积累，由多个元素组合而来的产物。

那究竟是哪些元素的组合，促成了天气预报的诞生呢？

首先，一项最基本的元素，就是天气预报的气象学理论基础。而为气象学打下基础的，就是我要为你介绍的第一位主人公——蒲福。

蒲福出身于海军，是英国皇家海军军舰“伍利奇号”舰长。多年来，他一直坚持着一个习惯：写气象日志。而气象日志中，一个很重要的部分就是记录当天的风力情况，像是风向、风速等等。但当时人们对于风力情况的记录极其随意，没有一个固定的标准，都是根据自己的主观体验来的。比如，有的人会写：今天从南安普顿吹来一阵强风。你要问强风是怎么个强法？那只有记录员自己知道。还有更考验你想象力的记录：从普利茅斯海港吹来了莎士比亚式的疾风骤雨。你说这是写散文还是科学记录？

蒲福意识到，这样记录风，根本行不通。因为它会严重影响海上航行时船员们的决策，对查阅数据的后人来说，参考意义也不大。于是，蒲福开始致力于攻克这一难题。经过对大量数据的整理，他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13级，都用数字来表示。比如“0”代表无风，“9”代表强烈大风，而“13”则代表极端天气下的暴风。

不但如此，在设置完它的定量式风级表后，蒲福又产生了进一步的思考：如果能够通过一系列的数据对风力进行测量，那么，是不是也可以用一套符号来描述整个天气的情况？根据这个扩展来的逻辑，他又继续创造出了一套由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，来表述不同类型的气候。比如说，字母b代表蓝天，fg这两个字母代表大雾天气等等。有了像这样的灵活而简单的表格，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。

可以说，蒲福的这套方法，为气象学的发展和天气预报的起源，都打下了坚实的基础。从某种程度上来看，这是近代气象学诞生的一个标志。

说到这，就自然而然地引出了一个问题：为什么给风力定级这件事，在天气预报乃至整个气象学的历史上，都有如此重要的地位？你说是因为这个风级表制定地天衣无缝，就此沿用多年吗？其实并不是。现在我们给风力定级时的参照，就要比蒲福的这个要精确很多。那究竟是什么原因，让风力定级的意义如此重大呢？

原因是：蒲福首次为近代气象学建立了共同的话语体系。建立共同的话语体系有多重要？在此之前，就像刚刚我们提到的，人们对于天气的主观感受，存在极大的差异。同样的温度下，有的人可能会觉得特别冷，而有的人可能没什么感觉。两个普通人尚且如此，就更别提致力于解开天气之谜的气象研究者了。可以说，没有一套共同的话语体系，同行之间根本无法正常交流，整个学科也就无法搭建起来。

与此同时，这套共同的话语体系，不但让人们有了在同一平面上对话的可能，也是一套相对客观、理性的语言。通过有限的数字和符号，组合成无限的天气情况，把人们心中主观的感受，用一套客观的符号系统给呈现出来了。也是这种思路本身，就对整个学科的建立有开创性意义。

当然，天气预报是一项极为复杂的技术，在建立了共同的话语体系后，还需要研究大量与之相关的自然现象，比如像云、雨、雪、霜这些现象是怎么来的，极端天气背后的原理等等。但是对当时的人来说，研究自然现象非常困难。当时的人没有先进的测量设备，对于大多数自然现象，只能靠肉眼去观察。更重要的是，没有人清楚该用什么样的方法进行研究。所以，绝大多数情况下，自然现象仍然是不可捉摸的。

怎么办呢？这就要说到第二位主人公——卢克·霍华德了。卢克·霍华德是一位化学家，但让他被人铭记的成就，却和化学没有任何关系。他最突出的成就在于划分了云朵体系。他的这套云分类理论，被公认为是19世纪气象学最重要的贡献之一，为气象学研究开创了一套科学的研究范式。

在卢克·霍华德之前，云的相关知识还游离在科学之外。大多数人只是简单地把云视为天空的装饰或者虚无缥缈的事物。要对云进行描述可没有那么容易，和描述风力差不多，也只能靠记录员发挥自己的想象力和文学天赋了。1703年，在英国伍斯特郡有一位天气记录员，为了把握不同云朵的特征和形状，做了一次著名的尝试。他以极其丰富的想象力，把云朵记录成梳子、蜘蛛网、羊毛、棕榈叶等上百种日常用品。这种方法，写在小说里会很精彩，但用于科学研究，恐怕就显得没有那么严谨了。很长一段时间里，人们也确实没有什么别的好办法，来观察和描述这类现象了。

而到了1802年，卢克·霍华德在一项刊物上发表了《论云的形变》这篇论文，彻底改变了人们对云的认识。霍华德将成千上万起伏变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。（这里的专业名词有点多，你听听就行，不用记）比如说，霍华德的体系下，云有三个主要类别：卷云、积云和层云。此外，有两个中间形态：卷积云和卷层云；还有两个混合形态：积层云和积卷层云。最后一种形态是雨云。这些名词在今天的气象学领域，仍然在使用。

如果说给风力定级，是帮助整个学科建立了一套共同的话语体系，那么对云的分类，则是为人类研究天气提供了一种范式，创立了规则。之后的气象学研究，都是从错综复杂的现象中，先提取出典型的抽象概念，分门别类，再对其进行更加细致的探索。

霍华德的云分类理论以及他作为气象学先驱的名声迅速传播开来。当他的论文在《哲学杂志》上刊登之后，这套分类体系很快就被整个欧洲采用。德国作家歌德称赞他说，对云的分类就像是浓雾中的一座灯塔，为混乱的自然建立了秩序。

有了共同的话语体系和研究范式之后，可以说天气预报刚刚具备了诞生的基础。但是想要做到预测，还远远不够，预测天气更需要靠一系列精确的数据说话，这自然是离不开各种各样能够进行定量观测的仪器了。天气预报所需要的观测仪器，更是历经了多年的积累，囊括了各个领域的科学家的成果。其中，就有你熟悉的伽利略、富兰克林这些人。

比如说，欧洲在15世纪出现了压板风速仪，首次对大气的运动速度进行了测量。17-18世纪，则是气象测量仪器的爆发期，先是出现了湿度计和气压计。伽利略发明了温度计。后来又出现了雨量器。到了18世纪中叶，人们开始进行高空探测的尝试。英国的威尔逊等人用风筝携带温度表，观测低空温度。1752年，美国科学家富兰克林更是冒着生命危险，用风筝去接触闪电，探测雷暴云中的电荷性质。由此，人们对于气象的观察，开始不局限在地面，形成了一张巨大的三维观测网络。

再到后来，还有人根据之前记录的数据，将各地同一时刻的气压和风的情况，填在了同一张地图上，绘成了世界上第一张天气图。天气图的出现，为后来分析气压、风与天气的关系，以及建立天气系统的概念模型，意义非常重大。再加上电报的发明，为各地气象观测资料的迅速传递和信息集中提供了条件，使绘制实时的天气图成为可能。

但到了这一步，还都是对目前天气数据的记录，几乎没有人想到，可以对未来的天气进行预测。

而真正让人们开始对预测天气有了强烈需求，源自于一次天气事件：1853-1856年，英、法同俄国发生克里米亚战争。1854年11月14日，黑海出现风暴，巨浪滔天，法国军舰亨利四号沉没，英法联军大败。事后，法国政府命巴黎天文台台长勒维耶收集了灾难出现前后几天的气象资料，他们看到，这场风暴在11月13日，也就是法国军舰沉没的前一天，还在西班牙和法国西部，过了整整一天，才移动到了黑海地区。如果能及时发现风暴并预告风暴的移动，损失是可能避免的。因此，勒维耶提出，要组织气象观测台网络、开展天气图分析，尝试对天气情况进行预测。从这以后，各个国家都陆续开始建立气象观测网，绘制天气图也由此成了一项日常业务。

这个时候，天气预报诞生的条件基本上已经凑齐了。可以说是万事具备，只差临门一脚了。而这个历史性的创举，落在了英国航海家菲茨罗伊的身上。1861年8月1日，被称为天气预报之父的菲茨罗伊，在英国《泰晤士报》常规气象下方的一个很不起眼的位置，给出了全球第一份天气预报，说的是全英地区明后两天的天气情况。

说到这，你可能会问，为什么恰好是在这个时间，由菲茨罗伊这个人做出了这第一份天气预报呢？其实，菲茨罗伊最开始也没有想到要做出一份天气预测报告。他最初的目的，也是像我们上面提到的，是给航船提供准确的风向信息，做好暴风预警。他利用200多个英国海岸警卫队对风速进行测量，同时，也对影响天气的其他因素做了详细的数据统计和分析，最后再利用电报，把这些信息传递到各个港口。

这么一来，菲茨罗伊刚好是把我们刚才说到的，像是风力分级、气象数据观测收集、电报通信等现有的技术给完美地组合在了一起。有了这些技术的支持和大量的数据，自然也就出现了对未来天气的预测报告。所以，菲茨罗伊并不是发明了天气预报这项技术，他只做了一件事，就是把当时的有关气象的技术做了正确的排列组合。最初的天气预报，就这样诞生了。

你看，一项新的技术，从来都不是凭空出现的，而是现有技术重新组合成为新的元素。这也恰恰说明了，对于技术创新和科学研究来说，新发现固然很重要，但整理的环节也必不可少。整理的意义在于，它让你对每一个技术模块的作用都有比较清晰的了解，能够把这些技术模块都放在合适的位置上，通过巧妙的组合，推陈出新。

第二部分

好，以上就是天气预报诞生的过程。在整个科技史上，这无疑是一次颠覆性的创新，有史以来，人类第一次具备了预测自然的能力。同时，有了这项技术，人们的衣食住行都便利了许多。可以说，天气预报已经成为人类社会不可或缺的一部分了。

那么到目前为止，经历了100多年，天气预报在今天发展到了什么样的程度？为什么我们还是会觉得，它总是报不准呢？带着这些问题，我特地采访到了窦志钢老师。窦老师在中国气象局工作了16年，曾经参与过每天晚上7点半在中央电视台播出的“天气预报”节目，是气象服务领域的专家。接下来，我们就跟着窦老师一起，对天气预报这项技术，来一次全方位的深度了解。

咱们首先来看看，目前的天气预报技术，是基于一套什么样的原理在运行。简单来说，科学家们把整个地球外层的所有空气，用方程式把它们设置成为一个场。在这个场中，有的地方气温高，有的地方气温低，所以空气会从一个方向向另一个方向流动，场里的气压也会随之变化，而这些变量会导致各种各样的天气现象。

那么，对天气进行预测，就是要用一系列的手段去观察这些变化。因此，在地面上，会设置气象站采集当地的数据。当然，还会用雷达、卫星等手段去观测大气的情况。所有这些观测到的数据，都会作为参数，代入到这个巨大的方程式中进行运算，推断下一个阶段的天气，比如，空气会朝哪个方向去流动，空气流动速度的快慢等等。这就是目前主流的天气预报方式，叫做数值预报。

窦老师说，世界上最先进、算力最强的计算机，一定首先是用在天气领域的，这在各个国家都一样。这也就是为什么像中国、美国这样的科技大国，才有精确预报天气的能力。

说到这，你可能会有一个疑问，那就是这项技术背后，有这样的高新科技的支持，国家也投入了如此多的人力物力在做这个事情，那为什么给人的感觉，还总是报不准确呢？美国的气象界甚至有种说法：在这个世界上只有上帝是完美的，因为上帝从来不做天气预报。

在窦老师看来，我们可以从下面这几个角度思考这个问题。

第一，气象学的学科角度看，预测气象这件事，不可能达到百分之百的精确。观测气象避不开“蝴蝶效应”。蝴蝶效应指的是，巴西的一只蝴蝶扇动了翅膀，有可能导致美国得克萨斯州的一场风暴。窦老师解释说，对天气预报行业来说，面临的挑战是，无数只蝴蝶会随时扇动翅膀。变幻莫测的天地自然间，哪怕一些突发的很微小的变化，都会影响到最终气象信息的计算结果，所以要得出准确的天气数据难度相当大。

第二，单从观测技术的角度来看，目前人们观测气象的“眼睛”，存在大量的盲区。我们可以把放出去观测气象的雷达、卫星以及地面上的观测站想象成一张巨大的网。但是由于各地区经济、人口等差异，有的些地方观测站密集，网眼很小，捕捉到的信息就会精确，比如沿海发达地区。但像是沙漠地区，几百平方公里连个人都没有，观测点也就稀疏很多，就会把一些重要信息给漏掉。这也会影响到准确度。

第三，预测天气同时还需要多项技术的密切配合。除了上面的提到的预报技术、观测技术外，传播技术也相当重要。其实，在很大程度上，并不是天气预报不够准，而是我们无法在第一时间内收到准确的信息。

比如说气象局上午10点钟得出了一个结论，但到了10:50的时候，你才能看到这个信息。尤其是以前，我们只知道每天7点半准时收看“天气预报”节目，但实际上，你7点半看到的天气预报，可能是早晨或者中午作出的结论。而天气参数无时无刻不在变化。

除了上面提到的一些技术原因，窦老师也说，对于天气的主观感受不同，也会让人们觉得预报不准。气象局得出的结论，是在相对纯粹的环境下采集的数据。比如测量气温的百叶箱，要求太阳不能直射，通风良好，离地面还有一定高度等等。百叶箱测出来的气温是38度，而你站在经过长时间暴晒，材料又吸热的柏油马路上，对气温的主观感受有可能会到50度。

以上就是为什么我们总感觉天气预报“不准”的原因了。那在未来，天气预报又会朝着什么样的方向发展，给我们的生活带来哪些意想不到的影响呢？

窦老师说，从天气预报本身来看，它会在两个维度上不断做到极致。一个是预测时间的长度，一个是预测范围的精度。

先来说预测时间的长度。就目前的情况来看，气象局能够比较准确地预测出未来72小时内的天气情况。但在将来，有可能会对未来15天甚至是30天的情况都比较有把握。这是时间维度上的一个趋势。另外是预测范围的逐渐精细化。比如说，以前目前的状态，预测的最小范围可以精确到方圆9平方公里。在未来，如果能更精细的话，有可能精细到500米X500米的范围内。这种小范围的预测，无疑会给社会生活的各个方面带来更大的便利。

最后，随着天气预报数据越来越精细化，实用性越来越强，它一定会和很多其他行业相结合，产生新的应用。比如说，天气数据目前就在尝试与物流、电商相结合，天气预报数据将在底层算法上，帮助人们选择最优化的配送路径。还有，天气预报也正在和金融业产生联系，衍生出很多实用性的金融保险产品。像是航班延误保险、大型户外活动保险等等。

总的来说，天气预报这项技术还很年轻，未来有着广阔的发展空间。也许就像100多年一样，各种技术组合应用在一起，催生出了天气预报，而在不久的将来，天气预报又将和其他技术结合，演化出一项颠覆性的技术成果也说不定。

总结

好了，以上就是我要为你分享的全部内容了。

总结一下：19世纪后，来自各个领域的科学先驱共同演绎了这部关于天气预报的科学冒险史。他们利用简陋的技术条件观测、记录、假设、求证，不断创新，最终让预测天气成为现实。

到了今天，天气预报背后更是有着现代高新技术的支持，预测范围和精准度，都实现了质的突破。在未来，它也很可能会应用在更多领域，和不同行业产生联系，为我们的生活带来更多的便利，创造出更大价值。

最后，这段关于天气预报诞生的历史，还能让我们从中得到两个有价值的认知：

第一，所有的新技术都不是无中生有被发明出来的，新技术都是从现存技术中组合出的一组新的要素。所以，一个领域内，新发现固然重要，但整理也必不可少。整理的价值在于让你对现有的技术和资源有清晰的认知，整合自己的优势，从而更准确有效地去创新。

第二，就如同给风力定级之于整个气象学的意义，要想在某个领域有重大突破，很关键的一点就是建立共同的话语体系。有了共同的话语体系，才能让行业内的人相对客观、无障碍地沟通交流。而大量的事实表明，一旦掌握了某个领域的话语体系，也就很大程度上控制了该领域的发展方向。