户外探险中那些保命的天气预报知识

漫谈天气预报：学点户外探险天气预报知识（一）：

成也天气预报，败也天气预报

在我们的日常生活中，人人都关心未来的天气情况，尤其是当你驱车原野“自驾游”的时候，你更会关注未来的天气状况。

的确，准确的天气预报会让我们充分地享受大自然，获益非浅，而错误的天气预报会让我们困难重重甚至带来生命威胁。

对于每一位非专业气象人员的户外爱好者来说，能否自己了解、掌握一点点户外探险天气预报知识为我所用呢？

我的答案是“可以”。

下面，我分四部分回答这个问题。

一.成也天气预报，败也天气预报， 二.如何做局地天气预报，三.户外探险天气预报思路和方法，四.我在珠峰登山天气预报中的故事与收获。

由于篇幅较大，分四次发表。

一、成也天气预报，败也天气预报

首先，谈谈天气预报与你我他的关系。

这里，仅仅举三个我熟悉的例子。两个是准确天气预报的经验，一个是错

误天气预报的教训。

“孔明借东风”奠定三国鼎立基础

这个故事家喻户晓，神秘莫测。

还记得，在《三国演义》中，有如此的描述：建安十三年冬十一月十五日晚，

月明星稀，曹操在战船上横槊赋诗，踌躇满志。升帐谓众谋士曰：“若非天命助吾，安得凤雏妙计。铁索连舟，果然渡江如履平地。”程翌曰：“船皆连锁，固是平稳。但彼若用火攻，难以回避，不可不防。”操大笑曰：“程仲德虽有远虑，却还有见不到处。”荀攸曰：“仲德之言甚是，丞相何故笑之?”操曰：“凡用火攻，必藉风力。方今隆冬之际，但有西风北风，安有东风南风耶?吾居于西北之上，彼矣皆在南岸。彼若用火，是烧自己之兵也，吾何惧哉!若是十月小春之时，吾早提备矣!”可见曹操对天时、地利是做了充分考虑的。

其时，诸葛亮与周瑜共同制定了火攻曹营的计划。但连日来江上一直刮西北风，用火攻不但烧不着长江水域北部的曹兵，反而会烧到自己。

诸葛亮说他能借来东风，他让周瑜为他搭起高九尺的七星坛，然后自己在坛上做法。最后借来了东风，火烧曹操连环水营，大败曹操，奠定了三国鼎立的基础。

这是“演义”。我们不必去信孔明作法借东风，也不必去追究是周瑜还是孔明借东风，但赤壁之战的确是火烧曹操水营而胜利的。

根据我们的研究，冬天，长江中下游以西北风为主，要出现偏东风，只有依靠地面冷高压移到长江口附件的恰当位置时（如图1），长江中下游才有可能出现偏东风。无论是孔明还是周瑜做的天气预测，都是了不起的。

图1. 冬天，当地面冷高压移到长江口附近如图位置时，

长江中下游会出现偏东风

陶诗言准确预报挽救武汉数十万人命运

1954年8月，长江流域暴雨连绵，洪水猛涨，长江中游水位已经超过历年最高水位近两米。时任中央气象局联合预报中心副主任的陶诗言副研究员主持预报工作。国务院询问：长江流域的暴雨能不能够停止？如果不能够，必须立刻利用荆江分洪工程，缓解长江中下游洪灾。其时，陶诗言当机立断，预报暴雨明天停止。根据预报，国务院决定不通过荆江分洪工程分洪。天气实况证明，陶诗言先生预报准确，挽救了长江中下游武汉市等地区的经济损失。

第二天，国务院通令嘉奖陶诗言先生，1956年，国务院授予陶诗言“全国先进工作者”称号。

陶诗言老师是我就学《中国科学技术大学》地球物理系时的老师，教授我们的“天气学”课程（照片1）。1966～1975年，我参加了中国科学院组织的珠穆朗玛峰科学考察，并应邀参加了中国登山队攀登珠穆朗玛峰的天气预报。在这两次科学考察中，我完成了12篇科学论文，每篇论文都经过老师亲笔修改。这些论文成为我后来获得国家自然科学一等奖的主要论著。

照片1. 1980年，我为陶诗言老师拍摄的工作照

其中，特别是关于“攀登珠穆朗玛峰气象条件和预报”论文是经过陶老师多次鼓励后我才敢提笔撰写的。可以说，我在登山天气预报方面能够有一点点成就，与陶老师的鼓励、支持密切相关。

然而，遗憾的是，1954年8月陶老师预报长江流域暴雨停止的原始资料已经无法查到，他所根据的大气环流形势预报图不得而知。

天气预报错误17人梅里雪山遇难

1990年11月下旬，中日联合登山队一行29人进入梅里雪山大本营。此时进入梅里雪山大本营，应该是适时的；因为，根据降水条件分析，在12月至1月上旬是宜于攀登梅里雪山的季节。日方队长井上治郎为气象学博士，中方队长为登山家宋志义（照片2）。按照攀登梅里雪山的气象条件来看，大雪和雪崩是攀登梅里雪山的最大威胁。因此，选择无降水或少量降水日攀登是明智的。

然而，在宜于攀登梅里雪山的季节中，中日联合登山队却于1991年1月3日晚被雪崩吞没了17名登山家的生命。这是中国登山历史上最惨痛的损失。

根据当时的报道和幸存者的回忆，1990年12月28日，根据日方井上治郎的登山天气预报，中日联合登山队从海拔5900米高度的第4号营地突击顶峰，但在海拔高度6400米遇暴风雪，突击顶峰失败，撤回海拔5100米高度的第3号营地待机。1月3日晚10时左右，大本营与第3号营地的联系中断。据说，从1月2日～4日，山上连续降雪，3号营地积雪深达1米2左右。

初步判断为突发性山间危险，最大可能为1991年1月2日～3日的大雪造成的巨大雪崩埋没了3号营地。

照片2.  我为宋志义（左一）等登山队友拍照在南迦巴瓦峰（1984）

认真分析这次严重山难的原因，主要是登山者没有认识攀登梅里雪山的气象条件、大气环流形势等特点，更没有认识横断山脉地区登山的最大威胁是大雪与雪崩，以及该地区大雪与雪崩预报的极其难度。

我与此次事件还有点渊源。

1990年下半年，中国登山队政委王富洲电话我，希望我能够像过去一样，义务参加年底的攀登梅里雪山天气预报。我因为有其他科学考察任务不能够参加，但我建议邀请云南气象局去大本营做天气预报。其时，我的一位学生李玉柱是云南气象局的一位负责人。经我联系后，云南气象局愿意参加，只是提出希望中国登山队支持两万元经费。

在我看来，这是很正常也很合理的。

然而，也许受经济因素的影响，中国登山队不同意。日本登山队队长井上治朗是一位气象学博士，他相信自己就可以做好登山天气预报。

事实上，不管你是气象学博士或教授，如果你不是专门从事天气预报的，根本不行；即使你是专门的天气预报员，但你没有在梅里雪山地区从事过登山天气预报的经历，也很难准确预报。

结果已经证明，井上治朗博士自己尝试了梅里雪山天气预报的恶果。

梅里雪山山难发生后，中国登山队副队长许竟邀请我帮助分析此次登山山难的原因。我调来当时的欧亚大气环流系统变化资料，让我惊讶地发现，原来这次降雪过程是可预报的，这次山难之后有5天以上的宜于攀登的好天气。

如图2可见，1991年1月3日（17位中日登山家遇难日），在梅里雪山（图中红色表示）的西南侧是比较强盛的西南气流，把大量的暖湿空气输送到梅里雪山地区；另外，在梅里雪山北侧恰好有一条冷锋。这正好是梅里雪山容易下大雪的环流形势，云南气象局的有经验预报员完全可以预报比较准确。

另外，从图3还可看出，1月5日起有5天以上的宜于攀登梅里雪山的好天气。井上治朗博士如果能够预报出这段时间好天，情况就不同了。

图2.  梅里雪山山难时期的大气环流示意图

图3. 梅里雪山地区1991年1月上旬降水量（毫米）

漫谈天气预报-学点户外探险天气预报知识

（二）：如何做天气预报

1.天气预报分类

一般说来，天气预报按照时间长短来分，可以分为临近天气预报（一天内）、

短期天气预报（1～3天）、中期天气预报（4～10天）和长期天气预报（一月内）；按照空间尺度来分，可以分为全球天气预报、半球天气预报、国家天气预报和局地天气预报；按照需求来分，可以分为登山、热气球、航空、航天等天气预报。

由于各种天气预报的要求不同，因此它们的天气预报思路和方法也有所不同。

对于大范围的天气预报，目前，世界各国都采用数值天气预报为主要手段。全球数值天气预报是建立在全球共享气象资料的前提下来实现的。每天，全球各地观测的各种气象资料都会发送到世界气象组织，全球共享；世界各数值预报中心或各国数值预报中心根据全球气象资料所做的全球天气预报也是全球可以共享的。因此，世界上一些小国家可以接收其所信赖的数值天气预报中心的预报结果，作为其国家天气预报的基础。

可见，大范围的天气预报是专业性的天气预报，是由气象学家中的专门从事天气预报的专家去完成的。另外，有些特殊目的需求的特殊天气预报，也是要专门从事特殊天气预报的专家来完成。

要做好天气预报，下面这些知识必须具备。

2.影响天气的主要大气环流系统

由图4可以看出，北半球大气环流系统错综复杂，高低系统错综交替，难以辨认。

然而，你仔细辨别，不外两种环流系统：高压和低压（图5）。

大气环流系统在空间上停留的稳定与否，极大程度上影响天气状况。例如，2016年1月下旬我国极低的气温状况就是与北半球大气环流的某种稳定分布密切相关：如图6，在这段时间，东亚地区为一个稳定的大低压环流控制，北极地区的冷空气源源不断地影响我国地区，形成了长期寒冷的天气（图6）。

图4.  难以认识的大气环流系统变化

图5.  简单的高压和低压系统

图6.  2016年一月下旬，形成我国极低气温的北半球大气环流

3.适宜于中高纬度天气预报的极锋理论

“极锋理论”是挪威气象学家皮叶科里斯（Bjerknec）首先提出来的，它是研究预报中高纬度（大于30纬度的地区）的温带气旋生命史的理论。

研究表明，当外力引起极锋面上产生波动（小扰动），且波动顶部附近的气压下降时，若波动不稳定，其振幅将随时间增大，波动顶部附近气压继续降低，直至形成闭合的低气压--气旋，达到温带气旋的成熟阶段，之后，逐渐锢囚和消散。就是说，温带气旋的生命史包括初生、成熟、锢囚和消散四个阶段。

极锋理论把锋面分为暖锋和冷锋。所谓锋面是大气密度不同的气团之间的狭窄过渡带。所谓气团，是指大气温度、湿度等物理性质水平分布比较均匀的大范围（几百到几千千米）空气块；一般分为暖气团和冷气团。凡是由暖气团推动冷气团移动的叫暖锋，反之，由冷气团推动暖气团移动的叫冷锋（图7）。

暖锋过境时的云系变化规律对于中高纬度的天气预报有较好的指示意义（图8）：在中高纬度，当看见系统的钩卷云布满可见天空的六成以上时，一般其后面的云系演变是：卷层云、高层云、层云、雨层云，带来大的降水。从看见钩卷云开始到降水开始时间间隔大约24小时。

图7. 冷锋与暖锋过境时的天气变化示意图

图8. 暖锋过境时云系演变

例如，2006年7月18日，我与中国科学院老科学家科普演讲团近10名团员应邀来内蒙师范学院科普讲座，以庆祝该校建校50周年。

22日9时10分，我们准备进入内蒙师范学院成立50周年的会场时，我看见在呼和浩特市上空出现规则的钩卷云，非常漂亮（照片3），我不断地拍照钩卷云的照片。

师范学院校长陈中永好奇地问我：“高教授，这种云有什么天气预报意义吗？”

“应该有啊！”我一边拍照一边回答。

“会下雨吗？”陈校长进一步问。

“这大概是昨天陈校长听了我的《亲近地球三极》报告中关于珠峰登山天气预报的反响吧”我想，“校长是要检验我的天气预报吧”。

陈校长这样一问，我认真了。赶忙去一处更开阔的地方，仔细观测钩卷云的分布状况和分布范围，发现百分之六十以上的天空分布有标准的钩卷云。“这应该有天气预报指示意义”我想。然后认真地回答陈校长说，“看来，明天中午前后，呼和浩特很可能有大雨。”

结果是：2006年7月23日12:00～13:10，呼和浩特市雨量21毫米，雨区从西部直到市区；当天17时左右在呼和浩特市西出现乳房状积雨云（照片4）；   北京市当日17～19时，也出现大雨。

照片3. 2006年7月22日9时10分，呼和浩特上空的钩卷云

照片4.  2006年7月23日17:10，呼和浩特天空的乳房状积雨云

2010年7月30日5～6点，我和刘丽与北京的高中生在北极格陵兰科普考察，看见了规则排列的钩卷云（照片4），我把学生们叫到跟前，告诉学生们，“这是标准的钩卷云”，并给学生们介绍钩卷云的特征。然后告诉同学们，“明天早晨，我们可能会看见下雪或雨加雪”。

结果是：第二天早晨5～6点，考察船上小雨，北极海面上出现罕见的雾虹（照片5）。同学们增加了对钩卷云的认识。

照片5.2010年7月30日5～6点北极格陵兰上空的钩卷云

照片6.  2010年7月31日5～6点北极海面上的雾虹