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科技环境

访世界规模最大的气象外场试验现场

天气预报,恐怕是世界上讨论最多的话题,但也是一个最不可靠的东西。而且,预告降雨的精确度,无论是就雨量的大小而言、还是降雨地区而言,15年来都没有什么改进,今天依然令气象专家大伤脑筋。今年夏天,一项名为COPS的国际研究项目就旨在改变这一现状。下面是德国之声记者对迄今世界上规模最大的气象外场试验进行的采访报道。

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姑娘的脚说:晴到多云

国际研究项目COPS的英文原意为“对流和地形引发降水研究”,是联合国下属世界气象组织主持的一个项目。今年6月到8月,来自德国、法国、美国、瑞士等8个国家的大约300名研究人员聚集在德国黑森林北部的莱茵河谷以及法国的孚日山区,利用飞机、飞艇、卡车以及先进的雷达观测站进行科学试验。世界气象组织之所以选择这个地区,是因为这里夏季经常出现暴风骤雨,而天气预报和实际降雨情况往往相差极大,使得该地区成为气象学家理想的天然“实验室”。

这里是德国的高级疗养兼赌博之城巴登-巴登市的飞机场,它是莱茵河谷北部的一个地方小机场。平时,这个机场接待的都是去旁边赌场和健身美容园区的客人。而现在,这个机场却摇身一变,临时成为学术研究重地。现在差一刻十点。COPS指挥中心的科学家们开始忙碌起来,预测天气。

记者被告知: “现在已经形成了一些雷暴,而且这些雷暴已经连成了一条线,正在向东转移。最新的两、三张图片就显示出不少浅紫红色的区域……雷暴到达之前,各地会出现高温天气。当雷暴穿过我们这个地区的时候,这里就可能出现严重暴雨。”

暴风雨,无论是对当地农民——种庄稼的也好还是种葡萄的也好,还是对到黑森林地区旅游的游客来说,都是一个坏消息,但是对来自8个国家的科学家们来说却是一个好消息。他们联手进行一项外场试验,雷暴越厉害,对他们理解雷暴究竟是怎样形成的就越有利。

此间,科学家维瑟(Andreas Wieser)已经走进停放飞机的大厅。COPS科研项目配备了9架飞机,维瑟正对其中一架进行检查,这是一架橘黄色和蓝色相间的多尼尔(DORNIER)飞机。科学家们依靠飞机配备的仪器,可以测量空中不同高度的风况,测量高度最高可达离地3000米的高度。除温度和湿度以外,风况也是是否形成积雨云的关键参数之一。

听维瑟介绍飞机前端看上去就像鱼叉一样的白色长杆,你就知道,他对飞机上的每一个按钮都了如指掌。他介绍说: “测量气象参数的所有仪器都安装在飞机前端,这样你才可以测到大气还没有受到飞机飞行干扰时的情况。测量杆上有孔,上下孔是用来测量纵向风况的,左右孔用来测量侧面的风,侧面的孔是用来测量横向风况的。”

有时,单凭测量杆上的仪器还不够。当飞机直接穿过积雨云的时候,维瑟还会从飞机上放出一个个300克重的传感器,装在小小的外表看上去就像降落伞一样的探测器里。他介绍道: “当它们接近地面,在离地面大约1000米高度的时候,它们就会自动拨通手机,把它们当前所处位置的坐标输送给指挥中心,然后指挥中心再派出搜查小组,把探测器找回来。”

探测器里,收集的是有关大气颗粒粉尘的最新数据,有关它们在积雨云的滚滚涡流中是怎样“随波逐流”的信息,因为大气中的颗粒粉尘也是影响降雨形成的重要因素之一。

话题转回指挥中心。科学家们今天的工作安排刚刚敲定, “大概当地时间两点左右,暴雨将会到达这儿的什么地方。当地时间17点,暴雨就已经穿越莱茵河,向我们这个方向移动过来。”

暴风雨的移动速度很快,使科学家们不得不改变了原来的工作计划,今天不再派出飞机进行详细的空中测量,而是争取在两个小时之内,到达附近霍尼斯格林德(Hornisgrinde)山上的临时观测站,检查仪器。

COPS项目协调员贝伦特(Andreas Behrendt)已经通知了维瑟。经过45分钟的行程,两人都赶到了山顶的观测站。山顶一片开阔地,停放着几个白色集装箱,上面架着抛物面天线,几位科学家在在那里来回忙碌。

贝伦特解释了为什么把观测站设在这里的原因。他说: “我们知道这里是积雨云开始形成的地方,这就是我们为什么也在这儿设立观测点的原因。另外一个原因是这里树木比较稀少,我们在这里搭设大气扫描仪,可以不受干扰地测量不同方向上的大气动静。”

科学家们利用雷达、激光等现代手段,测绘观测站上空的大气变化情况。他们的目的是建立一种更详尽的计算机模型,该模型将可以准确地描述形成降雨的整个过程:从阳光辐照潮湿地面,地面水气蒸发上升,到生成马上就要降落的雨滴。

现在,暴雨降临霍尼斯格林德山顶。贝伦特一边挡雨,一边向记者解释了为什么目前的气象模型还不够准确,为什么有关降雨的天气预报还太不可靠,尤其是对山区的降水预报往往因错报甚至漏报而带来巨大损失的原因。他说: “目前,德国气象局使用的模型,它的分辨率是7公里,也就是说,地面每隔7公里做一个预测。而一块积雨云,可以很大,但也可以很小,小到几个公里,和分辨率差不多大小,所以对这样的积雨云,我们的现有模型等于是‘视而不见’。因此,下一代模型的分辨率必须要提高很多才行。”

贝伦特表示,这次的“对流和地形引发降水研究”项目——COPS项目已经收集了大量实际测量数据,科学家们将需要几年的时间对这些数据进行计算分析,最终目的是建立一个新的天气预报模型,其分辨率将会得到大大提高,比如说提高到1公里。鉴于气象的复杂性,鉴于降雨是多种物理过程相互影响、相互作用的结果,可想而知,建立新模型的道路还很漫长。而COPS项目则是这条道路上的一块重要基石,它将不仅有助于气象学家们更可靠地进行天气预报,尤其是有关暴风雨的预报,而且也将有助于科学家们更好地了解降雨的形成机制。

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