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boxcar 2010-8-25 17:33

【转载说明】：本文是我从一位网名劳拉的女飞行员新浪博客转载过来的。文章从专业的角度阐述了气象条件和飞行安全的问题，读了以后让我觉得很长见识，希望大家也能喜欢。原文链接： http://blog.sina.com.cn/s/blog_6852464f0100ktvn.html?tj=1 伊春失事消息传来，除了震惊同悲伤，我很想为他们做些什么，这些盼着尽快回家与亲人团聚却永远回不去了的人们。注：我绝对不是权威的事故分析专家，也谈不上资深飞行员，通过资料搜寻以及请教资深飞行员，作以下文字，聊表哀思让我们尽力往前想吧，为逝者哀悼，为伤者祈祷，为生者祝福。我们在这里，大家一起相互鼓励。希望我们可以共同度过这一个中国航空史上最为灰色的日子之一 ******************** 在这架Embrarer E190飞机降落前10分钟，伊春机场的整点例行气象观测器，自动采集并发布了这样的一组气象信息 METAR ZYLD 241400Z 15001MPS 1000 BR NSC 12/12 Q1014 = 这些字母同数字到底意味着什么呢？到底同飞机能否安全着陆是否有联系呢？ METAR ，最重要的降落航空气象信息 METAR，意思是航空气象定期观测报告，源自法语 MT orologique Aviation R guli re 的首字母。对于从事航空的专业人士来说，气象是飞行中紧关安全的重要部分。无论是做飞行计划、起飞或者降落，METAR是必须要检查的一项。飞机在天上在地上，能够不撞到东西（例如高楼大树信号塔），不被电到砸到（例如闪电、云层中降下的冰雹），机翼不被冰层挂上包裹上，不被大风给吹翻；另外，起飞次数跟起飞时候的人数等于降落次数和降落时候机上人数，那么就是安全。而航空气象，就是那个能让你看清飞机外头有些什么不随随便便往上蹭，让你能够预测会不会被砸到会不会挂冰，起飞了还能安安稳稳下来的，回家跟兄弟们接着吹牛聊天的保障你的飞行安全的重要因素。 METAR对于飞行员来说，是降落前决定是否降落，是否转飞其他机场,，也许也是伊春的悲剧中的那条生与死之间的那条线林都的 METAR ，不妙不妙让我们一点点分解林都的METAR，让那个晚上的空气那个晚上的风那个晚上的雾来告诉我们，那个曾经。地点： ZYLD，Z是中国区机场的通用首代码，YLD是伊春林都机场的代码。日期时间： 241400Z，24即当月的24日，也就是事故发生时间8月24日；1400Z，格林威治时间14时整，中国属于东八区，因此当地时间为22时，距离飞机着地起火只有十分钟。风向强度： 15001MPS 风是从150度方向，也就是东南方向吹来的，风速是1米/秒，对于大飞机来说几乎是无风状态。特别，林都机场的跑道是120度-300度磁场方向，即使150度风的强度变大，使用 120度跑道的进近不会造成太大侧风角度，对降落没有影响。横向能见度（依据机场绝大部分地区的能见度）： 1000 能见度报告为1000米。通常目视飞行的能见度需要达到3英里，当能见度下降到1英里（1600米）以下，就必须进行仪表飞行。飞行员不能再仅仅依靠窗外的参照物进行飞行，而必须借助飞行仪器来确定自己的位置，飞机的飞行姿态等等。但即使仪表飞行，采用进近入场，依旧有其最低的能见度要求。特殊天气： BR 我的老师玛莎-金同约翰.金，喜欢管BR叫Baby Rain，小宝宝雨，正确的英文是Mist，中文是薄雾。飞机失事以后的接下来一个小时的气象报告里头，能见度降到600米，报告的特殊天气一栏，改写为FG（fog），雾。为什么厚此薄彼，那是因为能见度1000米刚好是个分界线，朝下的雾，就叫Fog，朝上的雾，则叫Mist。 NSC (no significant cloud) 英文字母直译是无明显云，其实是说1500米以下不需要担心云，云层高度对降落不构成任何问题。气温同露点 12/12 观测点气温是12摄氏度，露点也是12摄氏度。气温低，飞机不怕；露点低，飞机也不怕。气温同露点接近，差距只在4摄氏度以内，飞机怕怕，尤其晚上。不是怕虎姑婆晚上出来咬人，而是因为空气中的水汽开始饱和凝结成小露滴，能见度极具下降。目视飞行的朋友，尤其对这个问题关心：看不见往哪走。仪表飞行的飞行员也担心，再怎么仪表，最后也得落地啊。先进的仪表可以为飞机安全的着陆做些贡献，但如果还是涉及手动飞行，一定要谨慎再三。大气压 Q1014，这个简单，就是1014百帕。大家都知道海平面标准气压是1013.2百帕（15摄氏度时）。也就是说伊春的大气压差不多跟那个海平面15度的压力接近。这个其实没多大问题，也就是所有来伊春的飞行员需要调整一下飞机的高度表上的设置，让它们显示同样的高度。这样才不会空管给一个高度，九架飞机十个高度说法。航空气象与机场进近安全通常飞行员起飞前，看过到达机场的气象趋势报告（TAF），要先确定一下机场的天气是否合适降落，如果气象报告在预计降落的前后一个小时里头，明确显示不合适降落，那飞行员一定要选择一个转飞的机场并注明在飞行报告里头。这样，万一飞到了那边机场，一看天气糟糕，就好飞去另外一个机场。（这个是美国的做法，国内的做法以国内航空法律法规为准）同时，当飞行员做好准备可能需要转飞其他机场着陆，飞机上携带的燃料也需要更多一些，确保飞机不会因为燃料不足而无奈。显然，这架E190飞机的机长确认了气象可以达到着陆要求，于是起飞了，而且到达了伊春机场上空的附近。伊春机场120度跑道仪表飞行进近MDA (minimum descend altitude)最低下降高度的要求，能见度对于轻型飞机至少要在2000米以上，大型重型速度高的飞机的能见度高达3200米。当时伊春机场自动气象报告中的1000米能见度，绝对不满足最低下降高度的能见度要求。伊春进近的规则是属于非精确进近（non-precision approach）中的VOR/DME进近，即使飞机具备自动降落系统（automatic landing system，可以在一定程度上降低最低能见度的要求，也无法让这个系统起作用。机长必须手动飞行，进行降落。不知道是不是各个国家规则不同，美国进近规则中是禁止低于进近最低能见度降落的，飞行员必须采取不降落，盘旋等待能见度提高，或者改道转飞其他满足降落条件的机场，进行安全的着陆。显然这架飞机的机长决定强行降落。伊春机场跑道可用着陆长度为2300米，应该说是长度上对E-190的1260米的着陆长度要求来说，相当宽裕。但根据气象说明，我们可以看到当时天气特别恶劣，能见度低，而且还在继续下降。假使说，机长在下降到MDA高度以后，进入雾层，在寻找机场跑道时遇到困难，无法迅速确定跑道。而当他最于确认跑道时，却已经错过最佳下降时间。假使机长继而拉回风门迫使飞机下降，就会让飞机的下降速率增大，同时飞机速度也大大增加。再假使到最后达到机场上方，机长加大风门并且努力将飞机机身稳定抬高机头降落时，快速下降的飞机、动能提升的滞后几秒钟，造成飞机着陆时同跑道之间巨大的冲击，引发机身断裂，断裂处乘客被抛出舱外。其后燃料箱中剩余燃料的燃烧，增加了爆炸的危险。不是谁谁的错讲到这里，也许有朋友会很冲动，很想作判断说，这是不是说谁谁或者谁谁失责了，谁谁没有把气象报告做好，谁谁又说动飞行员在不能起飞的天气起飞，在不能降落的天气强行降落请大家深呼吸。我们只是在学着分析气象同飞行之间的联系。而飞行是一个非常大的系统，不能简单地去责备一个人几个人或者一群人身上。归家心切的乘客、飞行管理系统、气象预测系统，飞行员的最后决策、飞行操作，甚至是我们国家航空发展的历史性进程。我们并不能看到所有信息的全貌，而只是看着冰山一角，做些自己的分析与学习。为那些伤亡的朋友们祈祷，看看自己能从哪些方面起到积极的作用。责任调查与分析，我们托付给事故专家，让我们用信任与支持，一起前进。让我们飞得更安全，生命更加有保障！最后，为伊春那架飞机上所有逝去的人默哀三分钟

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太原理工大学惊现龙卷风

热度 1 pony1984621 2010-6-24 23:30

时间：2010年6月24日中午12:1712:19 地点：太原理工大学虎峪校区（中区）操场摄影：向抒林

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大暴雨再次质疑气象学对空中水数量的认识

zhangxw 2010-6-4 11:21

大暴雨再次质疑气象学对空中水数量的认识张学文 2010-6-4 今年我国暴雪、暴雨不断。日雨量 50 毫米厚就算暴雨，可雨量超过 100 ，以致 400 的情况今年都出现了。去年台湾台风雨量居然有 3000 毫米的记录（一天造就了 3 米深游泳池）。空气里真的有这么的水分（注意下雨结束时空气依然很湿，云依然很多）？目前气象学告诉我们的空中含水量是多少呢？简单地说，其最大值不超过 80 毫米。一般暴雨状态下的空气含水量也就是 40 -60 毫米。这就是说， 100 毫米的暴雨意味着大气要在一天内把当地的空气里的水分全部挤干，而且要还新空气再挤一次。我们把毛巾里的一部分水拧出来需要费力，要把毛巾里全部的水分拧出来就很难，可运动不算快，变化不算大的空气居然可以从自己身上挤出这么多的水分来，确实让现在的气象理论难以说明。大气的辐合所能形成的降水比实际出现的降水量小一个数量级的认识我上学时老师就这么说，可多年来气象学对这个问题没有新见解。在本人的《空中水文学初探》中提出了空中水的含量是目前公认值的 6 倍的见解。在这种认识下，即便出现了 100 毫米的大暴雨，由于空中的含水量可以是 300 毫米，有 1/3 的空中水变成降水，就比较好理解，不能算太异常了。

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搞笑——科学与传统。

sheep021 2010-4-8 10:21

印第安人询问新酋长当年的冬天冷不冷，由于新酋长根本没有从祖先那里学到判断天气的方法，于是他在让部下去收集柴火的同时，跑去打电话询问国家气象局。今年冬天会很糟糕吗？酋长问，看起来是这样的。气象局回答。于是酋长让他的人民收集更多的柴火。一周后，他再次致电气象局你确定今年冬天很冷吗？我告诉你，今年将是历史上最冷的冬天。对方回答说。你怎么知道？因为印第安人正疯狂地收集柴火。本博评论：这个故事中，酋长是一个伪传统（没有得到传承）代表，气象局则是科学的代表如果，这个酋长得道了很好的传承，则皆大欢喜。而这个故事的前提是：印第安人的传统中是具有预测天气能力的，否则，气象局也不会抄袭他们。

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卫星图像：奇特的波浪云

pony1984621 2009-11-27 15:45

资料来源：美国航天局编译：马志飞（ Beijing Institute of Geology ）当行驶在海洋中时，船舶会在水面上产生波纹。但对于岛屿来说，虽然它们静止不动，却同样可以产生非常明显的波纹在空气中。在 2009 年 11 月底就发生了这样的事情，南桑威奇群岛与大气中的云层一起制造了这奇特的一幕。该图像由美国航天局 Terra 卫星的星载中分辨率成像光谱仪拍摄于 2009 年 11 月 23 日，为自然色照片。照片中，南桑威奇群岛链的一部分：桑德斯岛（ Saunders ）、蒙塔古岛（ Montagu ）和布里斯托尔岛（ Bristol ），都向东形成一道道 V 字形波浪扇。白色的云映衬着灰色的海水，如同斑马条纹一般。南桑威奇群岛是一个火山小岛群，位于南大西洋南部，英属福克兰群岛的一部分。据记载，布里斯托尔岛和蒙塔古岛一直在活跃。该群岛扰乱了它上面的空气流动，造成了这种形态奇特的波浪云。图像中，波浪云的波峰和波谷位置十分清晰。在海洋上空，潮湿、多云的空气（气象学家称此为海洋层）通常会被它上部干燥的空气层笼罩住。当波浪沿着下风向移动时，云就会在波峰处形成，因为随着空气的上升而逐渐冷却，水蒸气凝结成云层里的液滴。在波谷处，一部分干燥的空气向海洋层下沉，取代其中的多云空气。此外，由于空气下沉时会变暖，慢慢地就导致云层蒸发，造就了这奇怪的波浪云。高清图像卫星图像：奇特的波浪云

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世界气象组织副秘书长颜宏在宁谈气象与人类（转载）

杨学祥 2009-10-7 18:51

世界气象组织副秘书长颜宏在宁谈气象与人类 2009-10-06 09:34 来源：新华日报作者：陈晓春王晓映共 0 条评论关键字：颜宏,世界气象组织,日地关系 2001年，时任中国气象局副局长的颜宏从来自13个国家的17位候选人中脱颖而出，成功竞选，被任命为世界气象组织助理秘书长。颜宏1943年出生在上海虹口区，南京气象学院气象系毕业后分配到河西走廊工作，曾当过公社干部、中小学教师，并先后在中科院和国家气象局任职。　　今天天气不错！我们都喜欢谈天气，我们也喜欢好天气，颜宏也是。颜宏，现任联合国世界气象组织（WMO）副秘书长。　　2001年，时任中国气象局副局长的颜宏从来自13个国家的17位候选人中脱颖而出，成功竞选，被任命为世界气象组织助理秘书长。2004年，他又成功竞选担任副秘书长。国庆长假前的一天，记者在南京见到了他。　　年轻人，来报考国际组织！　　颜宏1943年出生在上海虹口区，南京气象学院气象系毕业后分配到河西走廊工作，曾当过公社干部、中小学教师，并先后在中科院和国家气象局任职。　　谈到在世界气象组织工作的体会，他认为，在国际组织工作，要勇于接受挑战，不怕困难，正视和适应多元文化差异。比如非洲职员的上下级观念非常强，而法国职员，上司说一，他必然要说二。美国职员喜欢挑战上级，但执行决定的工作效率非常高。　　颜宏鼓励年轻人去国际组织工作。他说，目前国内报名应聘国际组织职位的人还不多，作为一个大国，这很让人费解。立志到国际组织工作，不能只想去挣钱。我深感责任重大，责任重于光荣。　　1961年，我进入南京气象学院的时候，学生们对单词APPLE的发音千差万别，我常常用小镜子纠正英语发音口形。颜宏要求和他交流的莘莘学子，尽量用英语提问。他解释这不是炫耀时尚，他觉得中国要有更多的年轻人来国际组织工作，以在国际事务中争取更多发言权。　　全球还要热20年，必须应对和适应　　正在改变的气候（changing climate）是颜宏最关心的话题。　　气候变化的原因，一是自然界的因素引起，比如天文因子、日地关系以及洋流改变，如厄尔尼诺现象和拉尼娜现象就是一个例子。第二种是人类活动引起的，200年来的工业化进程排放了大量温室气体，造成全球气候变暖。即使我们现在就零排放二氧化碳，全球气候变暖还将持续10到20年。因此面对气候变化的现实，人类必须应对和适应这种变化。减排二氧化碳是当务之急。减排是对全人类的贡献，也是当前联合国气候变化框架公约覆约谈判的关键之一。　　直到蒙特利尔会议，发达国家在减排问题上仍争执不休，但在适应问题上却强调不够；近年来，适应气候变化已成为全球各国必须面对的共同议题。即将召开的哥本哈根会议的议题不仅包括减排、适应，还包括发达国家向发展中国家转让技术，以及应对和适应气候变化、减排所需要的资金问题。　　改变中的气候和自然灾害紧密相关，尽管从总体上说，气候变暖对于是否增加台风生成目前还没有定论。但全球气候变暖导致极端天气事件的频数增加，这已是不争的事实。过去20年，全球至少有300万人死于自然灾害，90％的死者在发展中国家，影响到的人口超过10亿。中国由于自然灾害造成的经济损失达GDP的3％到6％。因此，希望气候变化不论长期的还是短期，都应引起政府和民众的高度关注。　　气候预测不是翻黄历　　作为大气科学家，颜宏经常被问及天气预报准确性的话题。刚刚给台湾带来严重灾害的莫拉克台风，有些人认为预报出了问题。颜宏说：我要说，莫拉克台风的路径预报是准确的。但是，台风移动慢，在当地徘徊，就带来了极大的降水。超强降水预报没能报出来，实是遗憾，但这是全世界的难题，类似情况大陆也出现过，如1975年8月的台风导致河南超大洪水灾害。　　1998年，他当时是中国气象局官员，长江洪水吃紧，上级问他，上游有没有20毫米的降水？他如实回答，根据目前的科技水平，我们预报不出来，我们是大网捞鱼，太小的鱼抓不住。很快，国家批准了气候监测网络的建设，首批3亿元建多普勒雷达。　　他认为，气候预测难度极大，天气气候预测预报不是翻黄历。天气的确定预报最长时效极限不超过一周，气候预测的难度就更大了。长期预测需要很多观测数据，不仅需要常规气象资料，还要包括海洋洋流、海底盐浓度在内的各种资料，同时还要超大规模的计算机网络和计算机设备去处理数据。　　中国气候预测比其他一些国家更麻烦，比如秘鲁，和厄尔尼诺的相关性超过60％，而中国长江中下游流域的降雨则和5个因素相关，东有厄尔尼诺，南有季风，西有高原积雪，北有环流形势，中还有局部天气情况，影响对降雨的预测。　　2009年8月31日到9月4日，第三次世界气候大会在瑞士日内瓦举行，包括中国副总理回良玉在内的100多个国家部长级以上官员与会。大会最重要的成果是决定建立全球性气象服务体系（GFCS），即一个以用户需求为导向的气候服务系统，不仅要为各国政府和广大民众提供准确可靠的气候预报和情报，而且要按各行各业的需求制作对口、实用的产品，同时加强对气候科技知识的科普教育和发展中国家的能力建设。颜宏举例说，自己的电脑里至今保存着印尼海啸惨景。海啸来临时，第一次退潮下去，很多人缺乏常识，到海滩上去捡鱼虾、贝壳，很快第二波海浪袭击过来，把这些人全冲走了。将来的气象服务，就是要提供用户看得懂的气象信息，减少可以避免的损失。　　对于各个国家来说，GFCS是迟早都要上的，这是时代潮流，你抓得早，将来在应对气候变化、减灾防灾上就有更多主动权。　　上海世博会气象馆让你体验风雨雷电　　世界气象组织是第一个与上海世博会签约建馆的国际组织，本届世博会是有史以来第一次设立专题气象馆。　　颜宏透露，世界气象主题馆围绕城市与气象，以为了人民的平安和福祉为主题，内容极其丰富，非常有特色，让人震撼的是，这座名为云中水滴的展馆以4个大小各异、方向不同的白色扁圆球体相结合，就像漂浮在地上的一朵白云。该馆外部采用亮白色膜结构，膜布上均匀布满喷雾点，当喷雾全部开启时，整个建筑呈现一团云雾，届时游客将能看到彩虹。外层膜结构和雾状喷泉设计可以起到降温、节能、环保的作用，被誉为会呼吸的皮肤。　　进入气象馆，参观者将犹如云中漫步。展示世界气象科技创新的4D影院，将让人获得有趣的风雨雷电体验。在充满魔幻色彩的气候变化云廊，参观者可以详细了解到全球气候变化给城市、给人们的生活带来的巨大影响。世博气象台将在上海世博期间真正业务化运转，现场为世博会提供及时、精细的气象预报。在气象馆里，参观者还能看到电视天气预报制作和播报的全过程。本报记者周静文　　陈晓春王晓映（新民网编辑：）

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太阳“发射”高速风影响地球气候和导航系统(转)

maokebiao 2009-9-30 08:18

作者：Sarah Gibson 来源：《地球物理学研究杂志》发布时间：2009-9-24 13:35:10 引自: http://blog.sciencenet.cn/htmlpaper/20099241335109657394.shtm 太阳发射高速风影响地球气候和导航系统据国外媒体报道，美国国家大气研究中心高原天文台和密西根大学的研究人员开展的一项新研究发现：太阳向地球发射高速太阳风，并影响地球的气候和地面导航系统。该研究报告的第一作者萨拉吉布森（Sarah Gibson）说：太阳不断地给我们惊奇。即使在几乎没有太阳黑子的时候，高速太阳风仍能像消防水龙头那样冲击地球。美国国家大气研究中心高原天文台和密西根大学的研究人员在报告中提到，尽管去年太阳能量很低并且几乎没有太阳黑子，还是有高速太阳风对地球施加了显著影响。研究人员说：去年有高强太阳能量轰击地球的时候，太阳明显处于安静时期，并且同时太阳黑子活动几乎没有发生。然而，科学家在一个世纪前就已经了解了太阳黑子。太阳黑子是太阳表面的局部强磁场区域，看起来就像是太阳表面的黑色斑点。在太阳活动峰年，也是太阳黑子最多的时候，每天都发生强烈的太阳耀斑并且地磁风暴不断冲击地球，而这些会影响环绕地球的卫星运行和给地球上的通信网络带来麻烦。但高速太阳风还是一个尚未研究的领域，美国国家大气研究中心高原天文台和密西根大学的研究人员决定研究从太阳来的高速风流。科学家对高速风流还不甚了解。除了太阳黑子，高速风流也可以向太阳系和地球发送湍流磁场，到达地球的高速太阳风增强了地球的外辐射带的能量并导致严重的气象危害、导航问题并危害到通信卫星，太阳风同时对国际空间站的宇航员造成威胁。这些高速风可以影响地球长达7到10天之久。随着太阳的旋转，太阳风呈周期性的到达地球。研究人员说：这些高速风流随着太阳的旋转，不遗余力的喷洒并周期性的冲击地球，就像从消防水龙里喷出的水一样。之前，研究人员认为，在太阳活动宁静年，也是黑子最少的时期，风流会减少（或甚至大部分消失）。但是，研究人员发现，在太阳活动周期黑子最少的时期，太阳风流依旧保持强劲的势头。并且去年太阳对地球外辐射带的影响是1996年的3倍。在这段时期，反复发生的长时间高速带电粒子流连续冲击地球。现在，还不清楚太阳风流对地球和人体的所有影响。我们已经知道磁场可能影响卫星运行，但是不清楚全部的细节。报告合著者之一，密西根大学的珍妮柯兹拉（Janet Kozyra）说：太阳和地球之间的相互作用是非常复杂的，在这个研究周期，我们还没有了解不寻常的太阳风对地球气候产生的所有后果。据悉，由美国国家海洋和大气管理局（NOAA）及美国宇航局的科学家们共同撰写的研究报告将发表在《地球物理学研究杂志：空间物理》（ Journal of Geophysical Research - Space Physics ）上。（来源：搜狐科学尚力）更多阅读美国国家大气研究中心网站相关报道（英文）

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研究称全球变暖可致地球倾斜角度改变(转)

maokebiao 2009-9-24 08:18

作者：刘海英来源：科技日报发布时间：2009-8-25 12:43:13 选择字号：小中大 http://blog.sciencenet.cn/htmlnews/2009/8/222733.shtm 研究称全球变暖可致地球倾斜角度改变《新科学家》杂志网站8月20日报道称，一项新研究显示，气候变化对地球运动的影响是多方面的，尤其是海洋变暖对地轴倾斜角度的影响远比人们过去预想的要严重，在研究地球运动时必须将此因素考虑在内。地球围绕地轴旋转，其倾斜角度为23.5。但由于地球质量分布情况并非一成不变，因此地轴的倾斜角度也不会永远固定不变，而是随着质量分布的变化进行相应的调整。就如陀螺，当一端的重量高出另一端时，陀螺的旋转轴就会发生偏移。气候变化对地轴偏移的影响早已为科学家知晓。例如，受北美、欧洲和亚洲的大量冰原影响，地球北极点以每年大约10厘米的速度向西经79度方向移动。最近，美国宇航局喷气推进实验室的菲利克斯兰德尔的研究发现，气候变化对地轴倾斜角度的影响远比过去认为的要严重。冰川融化后大量淡水注入海洋会造成地球倾斜。据兰德尔估计，目前格陵兰冰层融化会导致地轴以每年2.6厘米的速度倾移，并且这个速度在未来还会加快。兰德尔的研究小组估计，因温室气体排放而引起的海水变暖，也会造成地球倾斜。为此，他们根据联合国政府间气候变化专门委员会所作的中度预测，即在2000年至2100年间地球大气中二氧化碳水平会增加一倍，进行了模拟研究。结果发现，随着海水变暖，海洋会不断扩张，越来越多的海水将被推到海洋大陆架浅区。在下世纪，将使地轴北极点每年向阿拉斯加和夏威夷方向移动1.5厘米。兰德尔指出，虽然这种影响还相对较小，地球极点还不会因此而疯狂地渐行渐远，但这种运动在研究地轴偏移时必须加以考虑。而跟踪地球两极的运动有助于在未来几十年限制海平面的总体上升水平。德国波茨坦地球科学研究中心的迈克托马斯表示，该发现颠覆了人们以往的观念。过去曾认为，海洋温度变化引起的海平面升高不会引起地球质量分布的变化，也不会影响两极运动。托马斯同时强调，两极运动并不能作为测量海平面上升的信号。因为导致两极运动的因素很多，如地壳和地幔的运动、厄尔尼诺的周期性影响等。气候变化不仅会影响地球的自转角度，也会影响地球的自转速度。兰德尔和同事此前的研究曾表明，全球变暖将导致地球的质量向更高纬度堆积，导致地轴附近质量增加，进而会加速地球自转速度。更多阅读《新科学家》杂志网站相关报道（英文）

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叶笃正院士：科学，不能什么事情都到时候再说(转)

maokebiao 2009-9-23 13:33

叶笃正院士：科学，不能什么事情都到时候再说科研需要朝前和超前的治学精神作者：易蓉蓉来源：科学时报发布时间：2009-9-22 23:46:50 http://blog.sciencenet.cn/htmlnews/2009/9/223601.shtm 科研上的朝前和超前眼光，既来自于打破常规的治学精神，也来自于日积月累的学识素养。就在2004年5月电影《后天》开始公映时，仍有很多科学家批评说，这部科幻电影毫无科学依据，离现实为时尚远。但是，5年后的今天，即使科学素养一般的普通人，也不能否认全球变暖的现实。 24年前，意识到这一点的人还是凤毛麟角。当时，这在国际学术界是颇受争议的领域。 1984年夏天，叶笃正的美国朋友、气象学家马隆找到他，希望合作研究全球气候变化。那时候还谈不上研究全球变暖，只说全球变化。但已有证据显示，那么多的温室气体进入了大气层，它不可能呆在那儿不作为，它一定会引起变化。当时，马隆的观点在美国很孤立，没多少人理会。于是，他找到叶笃正，同时提出找一位比他们小一辈的年轻人，因为全球变化不是三年五年就能有定论的。叶笃正就找了符淙斌，后来又找了陈泮勤。我们的压力也不小大家认识不到这事的意义啊！甚至有的院士说，什么全球变化，让它去变呗，关我们什么事？叶笃正说。我当时的想法很简单，变化肯定会有，问题是怎么变？面对变化，中国应该怎么办？我们是搞科学的，科学不能什么事都到时候再说。叶笃正说，这种信念把越来越多的科学家团结到了先行者的周围。现在，无论是地球自转速度变化这样的高深学问，还是装修房子、安窗玻璃这样的具体问题，都必须考虑到全球变暖的因素。人类第一次抢在了自然界大规模变化前面，预测和把握自己的未来。从此，叶笃正积极组织并领导中国气候变化的研究。1986年，国家自然科学基金委员会刚成立，时任中国科学院副院长的叶笃正专门来到地球科学部，介绍气候变化和全球环境变化的重要意义及其重大科学问题。从此，基金委持续地对全球变化研究予以有力支持。 1987年，叶笃正倡议设立了科学基金重大项目黑河地区地气相互作用的观测实验研究（HEIFE），但没有让他所在的中国科学院大气物理所申请，而由更具地域优势的兰州高原大气物理所主持。叶笃正积极参加全球变化科学组织（IGBP）的创立，发挥了重要作用，并贡献了一系列科学思想：气候和植被过渡带的敏感性、全球变化中大气化学的作用和有序人类活动适应全球变化等。他通过模拟计算后指出，大范围的灌溉对气候和水文的影响时间可长达3～6个月，从而证明了人类活动对气候的影响的可能性（被称为陆面记忆）。叶笃正使中国气候研究走进一个涉及科学、政治、经济、外交等领域的系统工程。全球变化研究所揭示的问题人类活动可以导致气候变化，而气候变化又牵制了人类活动，人类必须限制自己的行动，走可持续发展道路。近百年来，人类无序的活动造成了环境的急剧恶化。叶笃正提出的全球气候变化、土地利用诱发的全球变化、充分利用全球变暖的正面效应、降低其负面效应的研究等课题，成为国际地圈生物圈计划的核心研究内容。2003年，他首次提出有序人类活动的概念。正是全球变化科学领域的研究使叶笃正在2003年获得了有气象学界诺贝尔奖之称的第48届世界气象组织奖。世界气象组织评价叶笃正为全球变化研究的开创者。国际地圈生物圈计划中国全国委员会秘书处这样评价他：20世纪80年代以来，他为全球变化、大气环流和气候变化研究作出了重大贡献，为我国全球变化研究作出了开创性贡献。 2005年初，叶笃正院士和符淙斌院士在《2005年科学发展报告》中建议国家开辟专门渠道，支持我国主持若干国际重大科研计划，这样能够以最快的速度获取最新的信息和研究成果，在国际科学研究中争取更大的发言权。 2005年6月，叶笃正联合8位院士联名上书中央，提议设立国家气候变化科学特别顾问组。这一建议得到积极回应。2006年1月12日，丁一汇、潘家华等12位专家组成首届气候变化专家委员会。这个委员会被称为中央的气候变化智囊团。开创性的研究才更能体现科学家的宝贵价值，叶笃正的学生、动力气象学家李崇银院士说，叶笃正先生是一个大科学家，是中国大气科学和气象业务的奠基人之一，他在中国开创了一个学科，一个领域。国内著名的气象学家几乎都是他的学生。中国在国际大气科学方面占有一席之地的几个研究方向，都与叶老的学术贡献密不可分。叶笃正说自己之所以具有超前的精神，都得益于留学美国时老师的培养。1945年，叶笃正从清华大学地理地质气象系毕业后，留学美国芝加哥大学，师从气象学家和海洋学家罗斯贝。你要问我，你在芝加哥学到了什么东西？我说不出来。要说有，就是我老师罗斯贝跟我的对话，他跟我说：Facts are all the important事实是最重要的。但他又不局限于眼前，他向前看，从来都不就事论事。叶笃正说。老师罗斯贝这种朝前和超前的治学精神，给了叶笃正打破常规的勇气和敏锐的学术洞察力。《科学时报》 (2009-9-23 A1 要闻)

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世界土地整治千年规划

热度 1 fanxiaoyingz 2009-8-27 13:01

世界土地整治千年规划记得高中时候有个同学对我这样评价：你这个人就是爱空想，他认为我是个典型的理想主义者。时隔 20 年，我依然常常记起这句话，因为这句话是对我偏颇的，但是极端准确的个性评价。纵观 20 多年来的我，也的确在空想和现实之间磕磕碰碰，飘渺无定。然而，我还是痴心不愈，今天在这里写出我最为狂妄的世界土地千年构想。我是学习水土保持的，水土保持是个典型的应用科学，大体可以分为三个研究方向，一个是土壤，一个是植被，一个是水利，而水土保持则是这三个的综合体。总的来说基本还是土地整治，环境之类的科学。所以对于土地整治我还是有些感性和理性认识的。对我影响很大的一本课本是《自然地理学》，这本书是在我从事这个行业已经十几年以后才看到的，然而其中系统化的理论使得我懂得了以前许多没有理顺的理论知识，解决了许多以前一直困惑的问题。该书说气候的本源不是大气本身，而是大洲和大洋，大气的的权重仅仅占 3% ，大洲和大洋的权重达到 97% 。这就告诉我们解决降水问题解决干旱问题的根本不在气候的大气本身，而在大陆，在于距离海洋的远近，当然大气流动的方向也是一个极端重要的因素。人要影响降雨，改变气候条件，根本出路在于大陆和大洋，简而言之是水和土地。为什么大陆和大洋对于气候的影响远远大于空气呢？我们从根本上来分析。下面是各种成分的比热、热容量、导热系数 (W/m ℃）和导温系数 (cm2/s) 表。从表中可以看出水的比热和热容量最大，土壤有机质的较大，粘土矿物和花岗岩的比热和热容量是水二分之一至四分之一，空气 (20 ℃ ) 的比热和热容量的比热是水的四分之一，热容量是水的四千分之一。而水和空气的导热系数 (W/m ℃）和导温系数 (cm2/s) 则完全相反，水的导热系数在自然界很大，而导温系数很小，而空气的导热系数在自然界很小，而导温系数很大，粘土矿物介于两者之间，当然金属的导热系数 (W/m ℃）和导温系数都很大。土壤成分粘土矿物土壤有机质花岗岩水空气 (20℃) 冰 (0℃) 比热 (J/g℃) 0.75-0.96 2.50 0.837 4.18 1.003 2.101 热容量 (J/cm3℃) 2.048-2.424 2.708 2.177 4.18 0.001 1.900 导热系数 (W/m℃ ） 0.1880 4.0546 0.6281 0.0209 2.1736 导温系数 (cm2/s) 0.0070 0.0190 0.0015 0.1610 0.0120 这就告诉我们一个道理，在吸收相同热量（太阳辐射）的情况下，水的温度升高很慢很小，而土壤和空气升温很快很高。这就必然形成土地和水域之间的温度差，这种温度差通过热交换对下垫面和近地层空气形成明显的影响，从而形成气压梯度差，形成风的机制。不管是海陆风，还是山谷风，还是湿地陆地风都是这个原理。在水平层面上形成风，而在垂直层面上形成乱流湍流。而大地气温的垂直直减率是 0.65 ℃ /hm 。这个数据告诉我们，如果地面温度是 30 ℃，那么要使得空气中的水凝结成冰块或者达到饱和状态，云的最高上限高度是 4650m 。所以实际上，在对流层中，云的绝大多数都在 6000m 以下。而 2000m 高的山可以使水气温度下降至少 13 ℃，基本达到饱和状态，形成降雨的基本条件。据气象学说，迎风山地对降水的形成有促进作用，这主要是由于①原来空气层结是对流性不稳定或条件性不稳定的，风经过山地的机械阻障作用，引起气流的抬升运动，空气达到凝结高度后，在上述层结条件下，能加速上升运动的继续发展，凝云致雨；②当低压系统或锋面移到山地时，因地形的阻障作用，使低压系统或锋面移动滞缓，因而导致气旋雨或锋面雨雨时延长，强度增大；③当气流进入谷地时，由于喇叭口效应，引起气流辐合上升，如果空气潮湿，层结条件又适宜时，就会产生降水；④在大陆性气候区，夏季由于山坡南北增温情况不同，或由于谷底与山坡增温比谷上空气增温快，会产生局部热力对流，形成对流雨或雷暴雨；⑤气流经过崎岖不平的地形区域，因摩擦力的影响产生湍流上升运动，在其它条件适宜时，往往形成低层云或层积云，产生小量降水，如毛毛雨、小雨等。实际上，当云气团迎着山坡向上的时候，是绝热升高的降温过程，克服重力做功，自身温度降低所以很容易形成降雨，而在背风坡下降的时候是绝热下降，增温过程，形成的风也是焚风，干热无雨，破坏作用很大。所以，不仅大地的热容和比热对气候有重大形象，地形对于气候也有极端重要的影响，另外一个影响气候极其重要的因素就是风和风的方向。在地球上，由于行星风总是从东面向西面吹拂的，所以住在东海岸的人就是最幸福的。特别是中国，常年都在季风的关照下生活，风把湿润的空气源源不断地从太平洋、印度洋和北冰洋送到中国大陆，形成持续不断的降雨，滋润了植物，形成它富饶的土地，形成几千年经久不衰的文明。而西海岸虽然可能距离海洋近在咫尺，却依然干旱无边，文明不在。地球上另外一个经久不息的风是从赤道吹向极地的热力循环风，这种风在高空的多，但是依然是我们人类丝毫没有开发的资源，这种风把热量和水气送往极地和大陆深处，但是很难形成降雨，只有在水气下沉回返的时候才能形成降雨。所以，在大陆北半球夏季形成的是东南季风，而在大陆南半球夏季形成东北季风。我们就利用这种气候的大陆水域原理，风形成雨的原理和地形原理来构造我们的地球土地整治千年规划。我的具体设想是这样：在澳大利亚的大陆，南北方向凿开一个宽 2 ～ 3km ，深度在海平面以下 50m 的大运河，把南北两端的海水连通起来，把凿河形成的大量的土方堆积在河的东面内陆中央，形成一个高在 1500m 左右的高山，在大陆中间造一个长宽各 30km~50km ，面积在 900~2500km 2 。这样做的结果就能够有效地形成大面积的蒸发区域，形成很有效的降水机制，这样一来，澳大利亚大陆内部可以形成大约几万平方公里的绿洲。同样的规划也应用于非洲东海岸地区，可以向大陆深处开凿宽 2 ～ 3km ，深度在海平面以下 50m 的大运河，地点在温带，即南纬 0 ~35 ，每隔 300km 开凿一个，向内陆深入大约 500km 就可以解决非洲大陆的粮食问题。当然，非洲大陆东海岸周围的海拔提升太快，使得适合这个设想的地区大大减少。对于中国，要想根本改变北方地区长期干旱的状况，除过南水北调工程外，还应当从渤海向山西北部地区开凿一条这样的大河，而且在内部修造一个大约 900km 2 的大湖。这些湖泊和河道形成一个内陆蒸发带，当水汽上升的时候有可能形成降雨，把周围的土地浇灌，从而形成比较富饶的土地，养育许多人口。当然，这个设想必须有一系列的高科技和产业化措施相配套。遇到的首要的一个问题是海水侵入内陆会形成盐碱化土地问题。由于海水成份复杂，形成的盐碱化土地的成份也复杂。这就要求至少有比较好的提炼技术，由于大陆自身实现了海盐的浓缩，所以，只要有先进的提炼和利用技术就能有效保证这一计划的实施。遇到的第二个问题是这样做形成的土方量实在太大，如何才能大规模少费力地搬运这些土方。其实现在这个问题已经基本解决。全世界现在大型挖掘机，装载机、汽车和传输带的生产能力已经严重过剩了。这个能力基本具备。第三个问题是，到底这样做对于生态和环境的影响如何？这个问题初步结论是好处大于坏处。具体还不是很清楚。人类企图改变和控制气候，控制气象条件的欲望由来已久，然而通过改变大气环流，通过改变气象条件（比如人工降雨，击云防雹）对于气象的改变是局部的，是随机的，是有很多条件制约的。但是，从目前看，改变水域和陆地条件，增加内陆湿地面积不啻是一种最有效的办法。请各位专家原谅和容纳我这种大胆狂妄的设想。

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风能气象－－新型清洁能源的支撑

zhaoxiapu 2009-8-12 22:43

中国天气网专题： http://www.weather.com.cn/static/html/topic_09fn.shtml 独家专访： http://www.weather.com.cn/static/html/article/20090804/45743.shtml

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地中海气候与新疆气候的一个联系

zhangxw 2009-5-27 22:50

地中海气候与新疆气候的一个联系张学文， 2009-5-27 乌鲁木齐最近一场雨下了 54.1 毫米（超过我国暴雨标准）， CCTV 也那它说事。确实，我国北方的降水主要集中在夏季， 5 月北方出现大降水，奇怪！可是，可是新疆与华北不同。乌鲁木齐的 5 月是一年当中降水最大月份！而且它还与地中海气候的有联系。三个点的平均月、年降水量表，单位毫米 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年合计地中海伊斯坦布尔 94 58 66 48 36 33 43 38 58 97 104 124 648 西亚的喀布尔 30 36 94 102 20 5 3 3 0 15 20 10 338 中国的乌鲁木齐 10.4 10 18.5 32.3 38.9 36.2 30.4 23.3 26.2 26.3 19.1 14.6 286.3 上表給出各个欧亚大陆西部的三个点的各个月的平均降水量的年分布数据。我们看到地中海附近的伊斯坦布尔一年中降水最大月份出现在 12 月（它是地中海气候的重要特点），而它东侧的阿富汗喀布尔的最大降水月份就转移到了 3-4 月。再向东，就是乌鲁木齐，其最大降水月份则是 5 月了。即，我们看到最大降水月份从冬季的地中海慢慢移到西亚， 5 月雨峰到新疆西部。我们在沙漠与绿洲气象杂志（ 2008.3 ）一篇文章中指出这个雨峰的气候性东移还联系着兰州的夏雨以致陕西所谓的华西秋雨。

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支持气象局局长的动议和扩大这个动议

zhangxw 2009-2-28 23:57

支持气象局郑国光局长的动议和扩大这个动议 2009，2，28晚上我在上海电视台看到中国气象局郑局长接收记者采访的电视节目。他谈及的提高预报准确率和精度的事确实是气象部门多年难题。敢于说这个问题是勇气。他谈及对预报的评价时提出请统计局调查公众对气象预报的满意程度的动议。我认为这是个很好的动议，我认为应当落实、充实和推广这个动议。 2008年我就在博客中撰文（从天气预报准确率问题说到部门职能调整：http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=17489）要求把对气象、地震等的预报质量的评定工作交給统计局独立进行，这样可以避免自己給自己说好话，掩盖事实等弊端。所以郑局长的动议与我2008年的要求的方向是一致的。而我当时的要求固然没有提到由统计局调查公众满意程度，而是直接用气象资料核定气象部门的天气预报到底错了多少对了多少。我认为这才是核心部分。再就是其它的预报对象，如地震、水文、海洋、农业、林业等系统化的预报对象的评定工作也应当交统计部门独立进行。以增加客观性、公正性。过去我们的一个部门即是“运动员”又是“裁判员”的情况不少，这缺少公正性。

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空中水循环及其数量图

zhangxw 2009-1-30 17:16

空中水循环及其数量图 20090130 张学文空中水其实包括空气里的水汽量、云的含水量和尚悬在空中的雨滴、雪花、冰雹这些降水物的水分数量。这里給出一个关于它们的数量与循环的关系图。本图及其数据是作者正在编写的空中水文学论稿一书的对应图。欢迎提出看法，但是目前不宜引用。地球下垫面（海洋、冰雪、陆地）中有水分 1.4×10 18 吨。每年蒸发 5.11 × 10 14 吨进入大气。这个量大约是大气总质量的 10% 。下垫面蒸发，每年 1 米深，总量是 5.11 × 10 14 吨 / 年弥散在干空气中的水汽，其数量是 1.3×10 13 吨云体内的水滴，冰晶，其数量是 9×10 10 吨水汽变成云，每年数量是 5.11 × 10 14 吨空中正在降落的雨、雪、雹。其数量是 1.3×10 10 吨，云变成雨雪，每年数量是 5.11 × 10 14 吨空中的雨雪雹落地，每年数量是 5.11 × 10 14 吨

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气象知识创新的突破口--和刘磊交流

zhangxw 2009-1-13 17:43

1999 年 5 月 31 日中国气象报三版（ 818 期）刊登了下面的文章（这是原稿， 10 年后d 2009我们再公布到这里）　气象知识创新的突破口 ---- 探讨大气的复杂性（张学文）有人问：机关的班车效率高还是公共汽车的效率高？由于班车回程跑空车，而公共汽车却绝少跑空车，所以公共汽车效率高。公共汽车没有固定乘客为什么效率反而高？这看似奇怪的问题答案却很简单：它充分利用了一般乘客的去向的复杂性。问街上的行人您到那里去？，一百人对此就有一百个不同的答案。这答案的混乱性体现了行人去向的复杂性（多样性、随机性）。而人们去向的复杂性恰好使公共汽车上总是有乘客。引这个浅显的例子是想说明一个认识：忽视了复杂性有时就理解不了客观事物的规律。回顾 20 世纪的科学发展史也会发现突破决定论的框架探讨复杂性（随机性）常常是知识创新的突破口。对于地球大气，在 20 世纪我们用全球气象观测网加深了对它的感性认识，用一套基于决定论的方程组加深了对它的理性认识。但是从复杂性的角度观察大气的问题尚未被人们普遍重视。我们觉得探索大气的复杂性正是气象知识创新的突破口。所谓探索大气的复杂性就是： 1. 明确什么是大气的复杂性以及如何计量它。 2. 关于复杂性有什么一般规律，它在大气中的体现是什么。 3. 如何利用这方面的知识提高我们的气象业务（天气预告、气候分析等）水平。我们对这些问题的认识经过了十分漫长的过程，下面分别谈谈：大气的复杂性和它的计量大气的复杂性表现于气象要素在时间和空间（或大气质量）上的多样性。 70 年代我们分析过它在时间上的复杂性。由于信息论中的信息熵代表事物的不确知程度 ( 事物的复杂程度 ) ，我们用它计算一个地方的气候熵也就用它表示了当地的气候的复杂程度（多样性的大小）。根据信息论，只要知道了当地的某气候要素的概率分布，带入一个简单的公式就可以得到当地的气候的复杂程度。例如根据乌鲁木齐（和田）不同气温出现的概率分布计算出夏季气温的熵（复杂程度）是 3.0 比特而和田为 2.0 比特。这表明乌鲁木齐的气候比和田复杂。在《气象预告问题的信息分析》一书中可以找到很多这种计算的事例。 80 年代我们明确了气象要素值在空间或者大气质量中的分布与概率分布有等价性，这导致我们在提出了广义的分布函数概念后从气象资料中找到了一批气象要素场的分布函数，并且为计算气象要素在大气中的复杂性打开了道路。我们提出了把一次降水过程中不同雨量占的不同的面积概括为分布函数问题，（过去从没有这样提出过问题）并且发现所有的降水过程中不同雨量与对应雨区面积恰好满足负指数关系（公式）。我们把同一时刻全球大气中不同气压（不同位温、风速、能量等等）的空气在地球空气总质量中占的不同的比例问题也归入广义的分布函数问题，并且发现例如气压的分布函数是均匀分布、位温的分布函数是伽吗分布等等。我们在归纳了大约 30 种气象要素的分布函数后发现它们大都可以用比较简单的解析式（公式）表述出来，而且其分布函数都很稳定（函数每天不变化）。从新视角看待大气竟然发现了很多种大气分布函数公式，这本身就是一种突破。对此，在《熵气象学》一书中对此有不少概括。对分布函数做一种类似求几何平均值的计算就得到一个数。其物理意义恰好是气象要素在大气中分布的复杂程度。这样我们不仅明确了大气的复杂性表现于它在时间和空间（或者大气质量）的多样性，而且发现了分布函数是描述多样性（复杂性）的必要工具，而对气象要素的分布函数的一种计算就得到了对应的复杂程度。复杂性的规律和它在大气中的表现公共汽车所以经常有乘客是因为乘客的去向的复杂性（多样性）。乘客去向的复杂性是人为的吗？不是，它是客观事物的自然特性。这种客观事物的复杂性有什么规律呢？有，自动使复杂程度达到最大值就是它的重要规律（我们称为最复杂原理）。研究显示物理学中神秘的最大熵原理（热力学第二定律）不过是复杂程度自动达到最大的一个特例。通俗地说，自然现象不仅有内在的复杂性，而且它会自动达到最大值。所谓熵原理不过是这个浅显原理的神秘化。我们呢？我们想利用复杂程度自动达到最大值帮助我们找到大气的新规律。物理学和信息论中已经有一套在不同的约束条件下利用这个原理的技术了，把它们用到气象上也不难。如果我们承认大气应当满足复杂程度自动最大化，并且再辅以某些合理的约束条件就可以反求出理论的分布函数公式。例如一场降水过程如果其总雨量（降水体积）不变（约束条件）而以最混乱的方式撒向地面（以最复杂的方式分布于各地，使复杂程度达到最大）那么不同雨量占的面积就应当满足负指数函数型的关系，而这恰恰是我们多次验证过的事实。这个事例说明复杂程度的最大化可以帮助我们反求出对应的分布函数应当是什么样的公式（解析式）。显然用复杂程度最大化找到的每个气象要素的理论分布函数如果与事实一致，我们就利用复杂性得到了一个新的大气规律。类似情况我们经手了 10 多个，这使我们想起了熵原理是生产公式的培养基的赞誉。近年的研究还表明利用最复杂原理（熵最大原理）还可以得到一个关于大气密度的新公式，它是对大气方程组的补充。从复杂性角度探索大气以后我们的收获不是一个而可以是很多。不同的气象要素的分布函数为什么是这个不是哪个、分布函数的稳定性、大气密度的新公式等等都是最复杂原理在大气中的体现。如何应用基于复杂性的大气新知识利用上述知识我们得到了一些关于降水的新公式。把它们编成图表就可以用于天气预告和气候分析中。例如当预告员确定了降水总面积和平均值雨量后我们就给出了利用新公式查算出不同的雨量各占多大的面积的图表。关于同一时刻的气象要素分布函数的稳定性以及大气密度的新公式都是对全球大气运动的新发现的约束关系。如何把它们用到数值天气预告中是下一步研究的问题。大气密度方程与原有的方程组联立后求解大气运动也可望使天气预告的质量有新的提高。利用表征复杂性的分布函数和复杂程度研究气候变迁也是个新领域。　　

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人造卫星和我们的生活

moxj 2008-11-23 17:49

首先要解释下一个敲打地球上石头的人，为什么总在关注天上的事情．看过前几天的文章《从新仪器的研发看社会中的各种二元结构及创新》、《从消费能源的演替看未来的交通工具》以及《亚洲太空开发三国探月卫星》大概你因该知道，当今世界好多国家的太空探索首席科学家都是地质学家．即使连 NASA 的科学家也奇怪我们为什么翻译这个词叫美国宇航局．他们并不搞什么宇航，只是叫那些能把他们的研究设备和想法送上太空的公司帮他们实现自己的想法，比喻波音这样的公司．可见不管我们走的多远，只是为了更好的了解自己，服务人类．何况我们现在的人造卫星大部分并未脱离地球，只是在我们身边几百公里的地方，比喻每一次的太空人活动．人类科学的提出到太空去大概已经有几百年了，最上面的图片表明：牛顿和开普勒的理论为这一想法做了开创性的工作．在人类太空发展史上值得纪念的还有德国人的贡献．二战前德国人对液体推进技术做出了卓越的贡献．二站中的火箭也是当时最先进的．然而人类的第一颗卫星直到 1957 年 10 月 4 日才由苏联成功发射．从此美苏的太空竞赛拉开了序幕．（这颗卫星不像现在的卫星那样有什么实际作用）最终，人类的第一次太空竞赛以美国人的登月全面胜利．这期间苏联人也发射了大量的卫星．在人类太空探索中，有数位宇航员献出了生命（名字记不得了，永远纪念他们）．阿波罗系列计划耗资 200 多亿美圆，合现在约 2000 亿．推动了现在的电子通讯等技术的发展．影响延伸到了诸多领域．投入产出比约是 1:14 ． http://sports.eastday.com/eastday/mil/node62186/node62670/node124620/userobject1ai1936254.html 据美国的一个科学家小组 2005 年底透露，美国在太空的卫星数量超过了世界其它国家的卫星总数。目前在太空约有 800 颗卫星，其中有 413 颗卫星属于美国， 382 颗卫星属于其它国家。其中俄罗斯目前在轨有 87 颗卫星，中国 34 颗。（引用网络的数据）当前的数目远远超过这组统计．但太空废弃的卫星也非常多．虽然从第一颗卫星升空到现在才短短 50 余年，但卫星的应用已经渗透到无数人的生活，下面仅举几类抛砖引玉，盼望将来有专业人员为大家介绍． http://www.nd.chinanews.com.cn/news/PicNews/08-5-30-85.html 每天我们看到的天气情况由风云系列卫星提供数据 http://jiahuikeji.zq.sd.cn/html/200601/20/084817234.htm 资源一号卫星提供森林、海洋等方面数据 http://www.nxnet.cn/guonei/xwsm/200711/t20071121_65747.htm 鑫诺二号，提供通信服务．对于不同的地球卫星，运行的高度也不同． 7.9km/s 是人地球卫星进入轨道时的最小速度。也是卫星的运行速度是最大的速度．很多卫星都只有几百公里．同步卫星飞行高度较高．距地面 36000km ，线速度约为 3.1km/s ．一颗同步卫星在赤道面约需要 3 . 可见卫星资源现在也很有限．我国的嫦娥一号虽然耗资 14 亿人民币，但也只相当于北京地铁 2 公里的造价．我们的太空计划不但意义重大，而且投入的产出也将非常可观．（之所以写后面这些，因为今天看新闻，某上市公司把投资人几百亿挥霍一空，却没有什么问责．相比之下，我们的科技人员做了个几百万的项目，那些搞管理的就在屁股后面一个紧的起哄．官是什么？知识又是什么？）

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再论“下雪的时候比较冷，还是化雪的时候比较冷？”

jixuanhou 2008-10-4 07:21

在鄙人发表了文章《下雪的时候比较冷，还是化雪的时候比较冷？》以后，得到一些反馈的意见和建议。按照中国的老话理不辩则不明，我非常感谢大家的讨论。唐建明先生在他的科学网博客里就这个问题发表了一个篇幅不短的文章《下雪不冷化雪冷新说》，提出了一些观点和想法，也指出了鄙人的不少错误，在这里再次感谢。现在我在这里重新整理了一下思路，对上一篇文章进行说明和修正，同时对唐建明先生的质疑进行一个回答。欢迎大家再次斧正。唐先生在文章中指出下雪不冷化雪冷这句话仅仅在南方适用，而不是在北方，同时以此来驳斥我的一句话下雪的时候气温都是低于0摄氏度的，特别是东北的朋友，都应该记得有零下二、三十摄氏度的时候下雪。为此，我特意求证了我的一些在北京、天津、东北、内蒙古的同学和朋友，问他们那里是否存在下雪不冷化雪冷的说法，他们都告诉我说有。在上一篇文章中，我的观点是用温度来判断冷和热，而唐建明先生的观点是这里的冷和热仅指人体的感觉，不能机械地用物理中的温度来解释。关于这一点，我非常同意唐先生的观点。然而作为科学的讨论，人体的感觉是很难量化的，其本身就是一个模糊的概念。在唐先生的文章中提到了，人体感觉的冷热不但与温度有关，还与湿度、风力、人的体质甚至在此之前人所处的环境等等一系列复杂的因素有关。如果给出两个不同的状态，他们有不同的温度、不同的湿度、不同的风力、穿不同的衣服，谁也说不清楚究竟哪个热哪个冷。按照科学研究的精神，我们总是需要用一个简单的判据来得出一个确定的结论，而不是用一个模糊的判据得出一个不确定的结论。个人觉得用物理学的温度来做这样一个判据是合符科学研究的规律的，因为它本身很简单，可以直接从温度计上得出结论，而且至少其结果与真正想要的结果相差得不是非常离谱。至于要再细致的考虑人体的感觉，我觉得可以在研究清楚温度的变化规律之后，再考虑湿度的影响；在研究清楚温度、湿度的变化规律之后，再考虑风力等其他因素的影响，这样才是科学研究的正确途径。那么，我认为以物理上的温度来判断冷和热简单易行，符合科学研究的一般规律，可以作为零级近似。唐先生在文章中指出，在下雪的时候，地表附近的气温不一定会小于0摄氏度，而我的论据下雪的时候，气温一定是小于0摄氏度的，否则的话雪还没有落到地面，就已经化成了水属于主观臆想。我承认，鄙人在论述的时候确实没有实际考察过，确实存在主观臆想的部分。关于下雪的时候地表的温度是否大于0摄氏度，这个问题我觉得还比较复杂。在我上一篇文章的论述中，其实我是用平衡态的观点做出的结论，而这个问题是个非平衡态的问题，它涉及到雪花在多少高度产生、大气中温度分布、雪花落地所需要时间以及在这段时间内雪花是否能够吸收足够的热量融化成水等等问题。我不是气象学家，我不能做一个肯定的答复。但是我至少可以说，下雪的时候的气温大部分零摄氏度以下，及时下雪时气温在零摄氏度以上的情况，气温也不会超过0度太多。我的家乡在江西南昌，应该属于地道的南方，在我印象中南昌下雪的时候天气预报显示气温基本上在0度以下。我要论证的是下雪的时候冷还是化雪的时候冷，而唐先生的文章的重点是在写下雪时和下雪后两个时候的冷热。（例如唐先生文章的第七段、第八段）。下雪后比下雪时冷，我同意，但是下雪后不一定就融雪了。在唐先生的文章的倒数第二段，唐先生也承认了化雪时候的温度必须在0度以上。到此为止，我和唐先生的文章都仅仅是纸上谈兵，都没有拿出有力的证据。我在写文章的时候没有去采集真实数据，确实是一大漏洞。希望有人可以提供一些现实可测的数据来做分析呢，比如武汉、长沙下雪的时候和融雪的时候的温度和湿度等等，这样论述起来会更加有力。最后，我想说的是，实际的天气系统和人的感官变量都太多太过于复杂，作为一个研究物理的人，我只能根据我掌握的有限的知识推理出一些有限的结论，这些结论尚不足以证明或者推翻下雪不冷化雪冷这个命题。我的上一篇文章确实写得太仓促，有欠深思熟虑。我感谢唐先生的指点和建议，也希望有更多的人提出宝贵的意见以及提供一些实际的观测数据，来更好的论述这个问题。附唐建明先生博客中《下雪不冷化雪冷新说》一帖。下雪不冷化雪冷新说近期博客中有人转了《下雪的时候比较冷，还是化雪的时候比较冷？》一帖。本人对其中一些说法有不同的看法。标题中的新说二字，或许有些不妥，姑且作吸引眼球而论。原文作者所得出的结论，最终也是推理而来的，并没有真的去试验一下，或者调查一下。下雪不冷化雪冷，原本就是由经验而得的结论，显然是正确的，至少在大多数情况下是适用的。这里所说的冷，仅指人的感觉，完整地说是下雪时人感觉不冷，化雪时人感觉冷，将其机械地用现代物理学上的冷、热来解释，比如像文中所说的物理课本上的标准答案的解释一样，本身存在偷换概念的问题。原文最后一段也没有很好地解释下雪不冷化雪冷的真正原因。好在作者用了或许二字（或许这就是人们感官错觉的根源），让人感觉作者是个实事求是的人。下雪不冷，化雪冷，首先得从下雪的天气变化说起。天下雪，是因为北方冷空气南下，冷锋过境，暖湿空气被抬升，空气中的水气到高空因温度急骤下降而直接结冰形成雪。之所以形成雪，而不是形成雨，需要一定的条件，那就是冷气团温度要低（这是冬天才会下雪的原因），暖气团有一定的湿度，而且风速不能太大。所以，下雪的时候一般风速不太大，而且相对湿度也比较大。人感觉冷，主要是皮肤表面散热较快，散热越快越觉得冷（这里说主要是，是因为还存在其他情况。例如人吃了薄荷，或者皮肤上搽点薄荷油，会刺激人的冷觉神经，因而感觉冷。这个例子也同时说明：人所感觉的冷，与物理上所说的冷（温度低）是不完全相同的）。在下雪的时候，相对湿度较大，风速小，人体表面水分散发慢，因水分蒸发散热的速度也慢；同时空气绝对温度相对较高，与人体温度差小，人体辐射散热也慢，所以人不觉得太冷。大雪过后，冷锋过境，处于低温冷高压控制下，绝对温度较低，与人体温度差大（人体基本上是恒温的，外界绝对温度越低，温差越大），人体辐射散热也快，同时，风速一般较大，相对湿度一般较低，人体表面水分蒸发快，因水分蒸发散热的速度快，因而人感觉比较冷。原文作者提到，在北方，下雪的时候气温低，化雪的时候气温高。这是一种特殊情况，指的是北方冬季积雪长时间不化的寒冷地区，下雪的冬季温度当然低，化雪的春季温度自然高。这些地区下雪与化雪相隔时间很长，与习惯（一般在南方）所说的下雪不冷，化雪冷压根儿就不是一回事。但有一点是可以肯定的，通常情况下，下雪必然由冷空气南下引起（替窦蛾喊冤的六月雪毕竟是罕见的），雪天过后空气温度必然下降，这是不用怀疑的。而且可以推论，北方积雪长期不化的地方，下雪的时候人一般也会感觉不是那么冷，主要是因为下雪时近地气温还没有完全降下来，而且下雪天风比较小，相对湿度比较大，人体表面散热较少；雪天过后，近地气温下降，人会感觉比下雪时更冷些。当然，在北风那个吹，雪花那个飘这种狂风暴雪的特殊天气下，人不感觉冷才怪呢！当然，人冷、热的感觉，还与人体所处的状况等有很大关系。人在温暖的环境下突然进入雪天环境，一般并不会觉得特别冷。就像在北方，冰天雪地下人从温暖的室内出来后，穿很少的衣服也不觉得太冷。这可能与人的短时间应激反应有关。等过了一段时间，应激反应过后，人自然会觉得冷。借酒御寒，则是短时间促进人体产热，来让人没有冷的感觉。吃羊肉等热性食物御寒，也可能是类似的道理。人在发烧（人体温度增高）的时候，反而感觉冷，一方面可能人体和外界温差较大，散热快，另一方面，还可能是人体虚，对冷更加敏感。因此，下雪不冷化雪冷，本身是正确的一般规律。用物理上的冷、热机械地解释它，有不足的一面。但像原文作者一样，仍然用物理上的冷、热来驳斥，也有不足的地方。需要说明的是，原文所说的初中物理书标准答案，其实也是有道理的。冷空气南下时，暖气团上升，其中的水气结冰时散发出热量，确实使冷空气的温度得到上升。化雪时，确实会吸收热量，使地表大气绝对温度不能快速回升。这一解释比较牵强的地方在于，在下雪前、下雪时和下雪后，雪对物理上所说的冷（即地表温度低）所起的作用强度是不一样的，对人感觉的冷所起的作用也是不同的。下雪前，冷气团南下，抬升暖气团，致水气冻结成雪，这一过程在短时间内完成，水气冻结释放热量的速度比较快，阻止气温下降的作用比较明显，水气冻结释放热量对下雪时温度不明显下降所起的作用较大，可以作为下雪（时）不冷（指人体感觉不冷）的较为合理的解释。另外，下雪前和下雪时，地面物体温度较高，也能释放出热量，因而地表大气温度下降速度得到延缓，绝对温度不是很低，但这种作用相对弱一些。下雪时，在地面附近物体温度低于 0 摄氏度时，高空落下的雪一般不融化。在地表冷空气温度低于雪的温度时，雪还能释放出少量的热量（不是因为水气冻结而释放热量），使地表冷空气温度上升。但这种作用一般是很弱的，基本可以忽略不计。在地面附近温度高于 0 摄氏度时，雪其实一般是在融化的，是要吸热的，只是所化的雪一般较少，吸收的热量也较少。因此，下雪时，雪对人感觉的冷几乎不起什么作用。顺便说一句，原文作者说下雪时气温必须低于0摄氏度，不然落下的是雨而不是雪了。这也不是绝对的。在南方，下雪时近地气温高于0摄氏度是常有的事，特别是初雪，一般在下雪时近地气温都是高于0摄氏度的。原文作者说下雪时气温必须低于0摄氏度，应该是凭想像得出的。离地越远，大气温度越低，一般每升高200米下降1摄氏度。近地气温高于0摄氏度时，高空形成的雪在下落到近地大气时并不一定会很快融化，很多会在落地后再融化。等地表物体温度下降至0摄氏度后，雪就会积起来。下雪后，在冷高压控制下，近地大气由冷空气取代，是近地大气绝对温度低的主要原因，也是人感觉冷的主要原因。化雪吸热在一定程度上降低了地表物体温度，但它并不是雪后近地气温比下雪时更低的主要原因，因为既然雪化了，其周围必然要高于 0 摄氏度（一般是由太阳照射而使温度升高），雪不能从低于0摄氏度的近地大气中吸收热量融化。但是，大量积雪融化吸热，会使地表温度持续偏低，近地气温不能快速回升，会让人感觉冷。（水清）注：本人对原文作者勤于辨析定论深表敬佩。

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看云估天气

陈龙珠 2008-9-30 09:28

http://map.mywtv.cn/webgis/ （点击右上角“天气查询”-“查看卫星云图” 可了解近日云图变化过程，以便估计后续趋势） . http://news.sina.com.cn/pc/2011-08-05/27/6485.html （风云2号气象卫星云图，更新比上面的快） http://www.cma.gov.cn/tqyb/v2/product/product.php （风云2号气象卫星云图，更新比上面的快）

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风能密度公式

zhangxw 2008-9-1 18:18

风能密度公式空气的流动称为风，它是能量的一种（动能），俗称风能。 20 世纪以来靠风力发电的事业受到了重视，并且正在迅速扩展。风里究竟有多少能量，如何计算风的能量？这就不能不谈风能密度公式。风所具有的能量应当与风的速度 v 有关，还应当与当地的空气的密度有关。质量为 m 的空气如果速度为 v ，根据物理学的动能公式，它具有的动能就是质量乘速度的平方的二分之一，即动能＝（ 1/2 ） mv 2 。单位体积内的空气质量就是空气的密度，所以单位体积的空气具有的能量是（ 1/2 ） v 2 。我们要分析的是由于空气的流动在单位时间，通过单位横截面给我们带来了多少能量，所以仅知道单位体积的空气具有的风能是不够的。由于空气的流动在单位时间，通过单位横截面给我们带来的能量还应当与单位时间空气的流动速度成（也就是风速）正比例。所以空气的流动在单位时间，通过单位横截面给带来的能量 W 应当是（ 1/2 ） v 2 与风速 v 的乘积，即有 W ＝（ 1/2 ） v 3 以上就是著名的风能密度公式。以上公式的物理意义是在密度为空气中，每单位横截面在单位时间所送来的风能就是 W 。它是各地计算风能的基本公式。例如某地空气密度是 1 公斤 / 立方米，风速是 2 米 / 秒，那么 W ＝ 0.5 1 2 2 2 焦耳 / 秒 . 平方米＝ 4 焦耳 / 秒 . 平方米（ J/sec.m 2 ）。如果风速是 10 米 / 秒，风能就是 500 焦耳 / 秒 . 平方米即 500 瓦 / 平方米。这两个例子的对比也说明风速的三次方对风能的影响很突出。如果横截面不是 1 平方米，而是 N 平方米，那么该截面单位时间获得的风能就是 NW 。如果经过进一步调查分析，知道该风速（风力等级）在该地每年可以出现 T 秒钟，那么单位横截面每年该风力等级提供的风能就是 TW 。我们在各地设计的风力发电机的装机数量时并不是把大气里所有的风能全部去走，而仅是利用它的很小的一部分。这些工程上的考虑与计算还有很多后续分析与计算工作。（气象港-张学文-20080901）

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大气科学难（重要）题之一：空中水文学问题（初稿）

zhangxw 2007-11-1 16:50

大气科学难（重要）题之一：空中水文学问题（初稿）题目：创立空中水文学科学意义：降水是非常重要的自然现象，地球的生态状况、农业、林业、牧业、水利以至城乡、工业都与它密切相关。首位的自然灾害都与降水有直接或者间接关系。从科学上看，所有降水都来自空中水。过去的气象学已经从多方面研究过大气中的水分：云和水汽的观测、水分的分布和输送量的计算、卫星云图、天气雷达都有大量的关于空中水的科学知识积累。目前遗憾的是这些知识都零散的寄生在气象学的各个部分，而空中水知识本身没有形成独立的知识体系。空中水只占大气总质量 2.5 ，在理论气象学中它经常处于被忽略的边缘地位。鉴于它是降水的来源以及降水问的重要性，需要独立研究空中水。我们已经有了关于地球表面（地下）的水文学（水文地质学），但在气象学的耀眼光芒下却没有关于地球表面以上的独立的空中水文学。目前有暴雨研究所、有水文研究所、水文地质研究所，但是我们没有空中水的单独研究机构。难道这个学科框架的缺陷还不明显吗？问题产生背景：笔者做过 20 年的气象预报员，深感降水预报是社会对气象部门的第一需要，也感到目前的气象知识难以报准降水。我相信再过 20 年对于下午出现的暴雨上午依然预报不出来的情况会依然存在。我深感目前大学的气象课程所提供的空中水分知识应付不了社会对降水预报的需要。笔者多年来一直关注降水、空中水这个问题，写的文章大约有 50 篇（见 http://xjqxsc.idm.cn/zhangxw%20web/atmo-hydro/ 空中水的文章目录 .htm ），它们涉及水分循环、最大熵原理在空中水汽、降水面积与降水量、降水强度与维持时刻、干旱期的维持等方面的应用，统计物理学中的热扩散现象在水汽与空气的相对运动中的应用等十分广泛的理论环节。正是这些历时 40 多年的探索使笔者逐步形成了应当建立空中水文学的思想。我们写的降水统计力学书稿在 1994 年办过学习班（水文、气象两部门），该书电子版 2006 年在 http://xjqxsc.idm.cn/zhangxw%20web/index.htm 公布。 1994 年、 2002 年笔者曾经两次向自然科学基金会提出开展本主题的研究（过去我曾经担任过 2 个自然科学基金会的面上课题的主持人），虽然这些申请没有批准，但是 2004 年我们还是发表了大气水文学初探一文（在水科学进展杂志），从而正式提出了创立这个新学科的目标。难点：空中水确实是气象学里的难题。诸如①为什么分子量比空气小的水汽更集中在大气低层而严重不符合它自己的静力学方程②两种气体的互相热扩散公式如何应用到空气与水汽上③实际的降水量为什么总是比气象学理论计算的水汽辐合量小不止 1 个数量级④水汽为什么可以在气象观测到的湿度没有达到饱和的情况下发生凝结⑤最大熵原理在制约大气水分的运动方面都体现在哪些环节上等等。而我们过去的研究对此已经有某种程度的突破。提交者姓名：张学文（研究员）单位：乌鲁木齐沙漠气象研究所，中国气象局， 830002 初稿写成时间： 2007-10-31

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