Al Roker:早期天气预报的悲剧历史

来源:灯泡,空气,天气 作者:巫马豸 人气: 发布时间:2019-04-02
摘要:Al Roker很清楚,气象学并不总是像现在这样严格

Al Roker很清楚,气象学并不总是像现在这样严格。 他即将出版的书 “世纪风暴” 对1900年9月飓风袭击德克萨斯州加尔维斯顿的飓风 叙述,基本上是在一天之内摧毁了一座城市。 加尔维斯顿的首席气象学家艾萨克·克莱恩(Isaac Cline)是众多人物之一。 本世纪之交是气象学的一个激动人心的时刻:正如Roker所写的那样,“大自然的恐怖将会屈从于人类的优越智慧。”加尔维斯顿证明了这个理论是错误的,尽管克莱恩非常精通他那个时代最先进的天气科学,Roker在下面的独家摘录中解释道:

虽然在克莱恩时代,预测科学正在成为现代和客观的科学,但它依赖的大部分技术都是古老的。

在三巨头中,风速计使用了最古老的技术。 四个精致的金属半球形杯子,它们的碗垂直对着风,吸引了空气流动。 因为每个杯子都固定在一个薄的方形金属十字架的四个柱子中的一个上,水平放置,并且因为十字架的十字架固定在垂直杆上,当风推动杯子时,它们使整个十字架旋转。 它围绕极点进行了革命。

在Cline的一天,杆子连接到带有拨号读数显示器的传感器。 每分钟由传感器计时的十字转数,通过车轮的转动传递,并显示在表盘上 - 表示风速的比例,单位为英里/小时。

旋转杯子,轮子和表盘:风速计是完全机械的,不依赖电力。 虽然存在涉及液体和管道的其他竞争风速计设计,但四杯设计成为19世纪美国气象学的标准,仍然非常稳定。

1846年,一位名叫John Thomas Romney Robinson的爱尔兰气象学家对该技术进行了升级。 但在此之前,时钟风速的最大发展是在1485年由莱昂纳多达芬奇制造的。 当Isaac Cline开始学习时,风速计已经是耐用的气象经典。

预测三巨头的第二个成员,即Isaac Cline在Signal Corps下研究的兴趣,是测量相对湿度的湿度计。 就像风速计一样,它一直存在,因为一个不太精确的测量相对湿度的方法再次由莱昂纳多达芬奇建造。

到了Cline的那一天,一个基本的湿度计通过使用两个玻璃灯泡测量空气中的水分程度,每个玻璃灯泡位于玻璃管的一端。 管穿过木柱的顶部并在柱的两侧向下弯曲,比另一侧更向下一侧。 因此,其中一个灯泡低于另一个灯泡。 在那个较低的灯泡里坐着一个温度计,浸在乙醚中,一种在灯泡中凝结成液体的气体。

另一个更高的灯泡也含有乙醚,但这里的气体仍以蒸气形式存在。 那个灯泡被浅色织物覆盖。

当将冷凝的醚倒在覆盖较高灯泡的织物上时,灯泡冷却,蒸发的醚在冷凝,降低灯泡中的蒸气压。 压力降低导致下部灯泡中的液体醚开始蒸发到所提供的空间中。 所以下部灯泡的温度也下降了。

水分 - 被称为“露水” - 因此形成在下部灯泡的外侧。 如此,读取并记录该灯泡中温度计指示的温度。 该读数称为露点温度。 简单地将露点温度与灯泡外的空气温度进行比较 - 通过普通的天气温度计测量,方便地安装在湿度计的木柱上 - 给出相对湿度。 它是露点温度与空气温度的比率。 露点温度越接近空气温度,相对湿度越高。

作为湿度学生,Isaac Cline读取表格(有时内置于湿度计中以便快速参考),显示精确的湿度比。 但经验丰富的预测人员深知这些粗糙的比例。

我们主要关注潮湿的天气。 当空气中含有大量水分时,它不能接受更多的水分,这意味着温暖通过排汗离开我们的身体更加困难。 温度为95华氏度,露点为华氏90度,相对湿度接近86%,非常不舒服。 当空气温度和露点相同时,湿度可以说是100%。 我们真的不喜欢那样。

还有其他种类的湿度计,在Isaac Cline作为气象学家的早期职业生涯中开发出来。 一种称为干湿计,将通过蒸发冷却的湿式温度计灯泡与干燥的温度计灯泡进行比较。

并且在1892年,一位德国科学家 - 他有一个不幸的名字理查德阿斯曼 - 建立了一个所谓的吸气干湿度计,准确度更高。 它使用两个匹配的温度计,通过隔热罩防止辐射干扰,以及由电机驱动的干燥风扇。 到1900年,当Isaac Cline在加尔维斯顿Levy大楼的气象站工作时,湿度计科学处于最高点。

但也许天气预报中最重要的因素是晴雨表。

气压 - 气压的作用是违反直觉的。 我们可以直接感受到由风速计和湿度计测量的现象 - 风速和相对湿度:风使我们四处晃动,湿度使我们变得粘稠。 但气压引起的感觉与我们预期的方式不同。

这种差异与空气的本质有关。 通常我们对空气的想法不多。 虽然我们知道它给了我们氧气,但呼吸很大程度上是无意识的。 当它非常静止或非常多风时我们会注意到空气。 当它发臭时我们注意到空气。

否则我们通常会忽略空气。 我们认为它只不过是一种失重的空虚。

但空气确实有重量。 这个重量对地球表面以及地球上的一切产生压力:人体皮肤和无生命物体。 我们将该重量的压力称为“大气压”,并用气压计测量它。

当更多更大的分子聚集时,空气的重量会增加,大气层会紧贴所有表面。 我们称这种效果并不令人惊讶,“高压。”但奇怪的是,高压 - 所有重量轻的空气 - 让我们感到更自由,更有活力。 它使空气感觉不重,但更轻。

那是因为在压力高的地方,相对湿度受到抑制。 温暖不能轻易地从任何物体的表面升起 - 包括从地球表面升起。 海湾保持暖气流,水分受阻,风力保持稳定。 灰心,闪电和雷声都是气馁的。 高压通常意味着好天气。

出于同样的原因,当我们抱怨空气感觉很沉重 - 在那些迟钝的日子里,当我们觉得我们正在挣扎着沉重的沼泽时,我们感觉不是真的。 恰好相反。 在那些日子里,空气重量更轻,压力更低。

结果通常只是一些不愉快。 这是因为大气中较轻和较少的分子会导致大气“升力”。所有表面的热量和水分都会向上升起。 湿度变坏了。

但是当气压下降到足够低时,预计风会上升,云层形成,雨,雷和闪电随之而来。 气压非常低,事情不仅令人不愉快。 它们很危险,有时甚至是致命的。

自1640年代以来,在现代天气预报之前,测量压力的气压计一直是自然科学实验的一部分。 很长一段时间,知道大气压是存在的,这似乎很有趣,而且可能有用。 或者看到它可以像柱子一样向上推汞。

但很快人们开始应用这门科学。 他们使用压力读数不仅要注意现有的天气,还要预测未来的天气变化。 一位科学家毕业了规模,因此压力可以精确的增量来衡量。 另一个人意识到,不是将水银向上推,而是可以将水垢变成圆形以形成表盘; 这使得更微妙的读数。

便携式气压计又带来了另一个变化。 便携式气压计不使用液体,因此更容易在船上运输,采用小型真空密封金属盒的形式,由铍和铜制成。 大气压力使盒子膨胀和收缩,从而使针头在其表面上移动。 像这样的晴雨表可以由船长带在口袋里。 他可以看到压力下降,并知道他正在风暴中航行。

就在艾萨克·克莱恩开始学习之前,英国皇家海军的广泛旅行的副海军上将罗伯特·菲茨罗伊正式建立了一个基于气压读数的详细天气预报新系统。 FitzRoy曾担任查尔斯达尔文勘探船HMS Beagle的船长,也是新西兰的州长。 他的想法不仅仅是注意到现有和未来的天气状况。 他找到了从船到船之间传达条件的方法。 这有助于海上安全。

到了十九世纪中期,在每个英国港口的大石头房屋上都设置了一个大型的FitzRoy气压计。 船长和船员可以看到他们即将进入的目的。 1859年,海上风暴造成如此多的人死亡,FitzRoy开始建立一个图表系统,这将首次允许他所谓的“预测天气”。

哈珀柯林斯

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