自然科学导论

生活的自然，自然的生活
——美丽的气象科学
春有百花秋有月，夏有凉风冬有雪。

——古人充满禅意的诗句，简单自然地揭示了四季气象。

是的，在自然科学中，恐怕气象科学是最亲近生活的了。

气象科学离我们是那么近。

它是屋外淅淅沥沥的雨，它是冬日冰凌的雾凇；它是自西伯利亚呼啸而下的寒潮，它是墨西哥湾肆无忌惮的飓风；它是江南绿了池塘的梅雨，它是华北渴了庄稼的春旱……
作为一名文科生，可能是高中三年学习地理知识的原因，虽然其他的自然科学知识离我已经很远了，但气象科学却让我颇有亲切感。

原以为在大学里没有机会再学习地理了，但在自然科学导论课上上到这一课时，让我仿佛又回到了高中时光。

一直以来，气象科学都给我一种文科的感觉。

没有高深的公式，不是为了便利或者盈利而改进技术，它一直都那么亲民，是为了人们更好地生活，更好地与自然相处而不断发展。

首先，概括地说，气象科学是研究大气中各种物理现象和物理过程的科学。

它是一门既古老又年轻的科学。

说古老，早在五千年前的甲骨文上就有天气的记载，劳动人民在长期的生产实践中积累了丰富的看天经验。

这些经验有的记载在史书、地主志中，有的以天气谚语形式流传民间。

例如《吕氏春秋》一书中记载了8个节气--立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至，西汉《淮南子》一书中有完整的24个节气。

许多天气谚语，如“清明断雪、谷雨断霜”、“冷在三九、热在三伏”、“东北风、雨祖宗”、“朝霞不出门、晚霞行千里”等很有科学价值，至今仍被应用。

说年轻，20世纪80年代以来，随着计算技术、通信、遥感和气象卫星、天气雷达的快速发展，天气预报已从主观、定性走向客观、定量，预报时效大大延长，准确率明显提高。

20世纪80年代以来，随着遥感、计算技术和气象卫星资料的广泛应用，世界天气预报出现了新的飞跃，传统的天气图已被数值天气预报取代。

所谓数值天气预报应用7个流体力学、热力学微分议程来描述大气运动规律，7个议程中含有7个未知数--最高气温、最低气温、降水量、湿度、气压、风向、风速，通过大型高速计算机求解方程组，获得未来7个未知数的时空分析，即未来天气分布。

就像现在我们每天在电视上的天气预报中看到的一样。

而我认为，气象科学也是一门美丽的科学。

记得初中的时候，我们学了几篇关于气象的文章。

当时觉得挺无趣的，可现在回过头看看，我却是真的被它们所打动了。

一篇是著名气象学家竺可桢的《大自然的语言》。

开首第一段：“立春过后，大地渐渐从沉睡中苏醒过来。

冰雪融化，草木萌发，各种花次第开放。

再过两个月，燕子翩然归来。

不久，布谷鸟也来了。

于是转入炎热的夏季，这是植物孕育果实的时期。

到了秋天，果实成熟，植物的叶子渐渐变黄，在秋风中簌簌地落下来。

北雁南飞，活跃在田间草际的昆虫也都销声匿迹。

到处呈现一片衰草连天的景象，准备迎接风雪载途的寒冬。

在地球上温带和亚热带区域里，年年如是，周而复始。

”多么清新，多么可爱的自然啊！
还有一篇是让很多同学印象十分深刻的《看云识天气》。

这篇文章语言十分优美生动，比如：“那最轻盈、站得最高的云，叫卷云。

这种云很薄，阳光可以透过云层照到地面，房屋和树木的光与影依然很清晰。

卷云丝丝缕缕地飘浮着，有时像一片白色的羽毛，有时像一块洁白的绫纱。

”、“在晴天，我们还会偶见一种高积云。

高积云是成群的扁球状的云块，排列很匀称，云块间露出碧蓝的天幕，远远望去，就像草原上雪白的羊群。

”、“当那连绵的雨雪将要
来临的时候，卷云在聚集着，天空渐渐出现一层薄云，仿佛蒙上了白色的绸幕。

这种云叫卷层云。

卷层云慢慢地向前推进，天气就将转阴。

”……读了这篇文章，我们能深切地体会到气象带给我们的那种简单纯粹却又壮丽的美。

气象的美还可以反映在很多静雅动人的中国古代诗词中。

唐朝诗人杜牧在《清明》这首古诗中，写下了“清明时节雨纷纷，路上行人欲断魂”的佳句。

其实这反映了每年清明前后，正值大陆上冷、暖两股空气的势力相当，相持滞留在江南或者华南一带，造成当地连绵不断的霏霏细雨的天气现象。

“君问归期未有期，巴山夜雨涨秋池。

何当共剪西窗烛，却话巴山夜雨时。

”李商隐的《夜雨寄北》则涉及到了我国西部地区秋季多雨的地方性的特殊气候现象。

古诗词中有不少名句对气候的差异也进行了形象的刻画。

如“五月天山雪，无花只有寒”、“黄鹤楼中吹玉笛，江城五月落梅花”。

农历五月正值仲夏，江城，即武汉，梅花花期已过，而地处西北边塞的天山（祁连山）仍旧积雪覆盖，由此可以看出内地与塞外气候差异之大。

正因为“北风卷地白草折，胡天八月即飞雪”，所以有“塞下秋来风景异，衡阳雁去无留意”、“莫恨雕笼翠羽残，江南地暖陇西寒”。

“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开。

长恨春归无觅处，不知转入此中来。

”白居易用平淡无奇的语言描述了气温垂直分布的特点。

正是因为气温随海拔高度的上升而降低这一特点，才造成了山上、山下的桃花花期早迟不一的现象。

还有那句著名的“东边日出西边雨，道是无晴却有晴”。

这句诗来自唐代诗人刘禹锡的《竹枝词》。

事实上，它形象地描绘了夏季局部地区雷雨的景观。

夏季我们常常遇到这样的现象，在一座城市里，同一时间，会出现东边艳阳高照，西边却阵阵大雨的两种不同的现象，正如诗中所言，东边日出，西边下雨，道是无晴却有晴。

原因在于，夏季强烈的太阳辐射，为对流天气的产生提供了热力条件。

下垫面性质的差异使下垫面接受太阳辐射不均，有的地方气温高，有的地方气温低。

于是，产生了局地热力环境。

地面冷区空气向暖区流动，暖区空气上升至一定高度后向冷区流动，冷区上层空气下降。

所以称之为局地热力环境，是因为该环境是下垫受热不均匀引起，且范围较小。

海陆之间、山谷之间、城乡之间均会产生局地热力环流。

局地热雷雨就产生在地面暖区，而冷区则一片晴空。

气象的美丽还在于它是自然与人类和谐相处的最好见证，它可以说是人类最初认识自然的纽带。

气象无处不在地影响着我们的生活，除了出行，农作，甚至还有健康。

两千年前，我国劳动人民就对气象与健康有一定认识。

他们把自然现象归纳为"风、寒、暑、湿、燥、火"六气，认为六气是万物生长不可缺少条件。

六气不正常称"六淫"，在六淫作用下，要诱发各种疾病。

比如阵痛多在夜间开始，自然死亡多在拂晓，人体生长发育春夏比秋冬快，心肌梗塞夏季比冬季多。

这说明人体生理机能随季节、昼夜有周期性变化。

其实，气象对人体影响，主要是温、压、湿、风、光和降水。

据研究表明，空气中存在正、负离子。

负离子被誉为"空中维生素"，对呼吸、心血管、泌尿系统有一定辅助治疗作用，能促进人体新陈代谢。

由气象引发的疾病可分为三类：一是急剧天气变化引发的疾病。

例如一次寒潮后，感冒、哮喘、关节痛、心脑血管疾病明显增多。

关节痛与天气关系特别密切，当气温升降≥31℃，或气压变化≥3百帕，或相对湿度变化≥10%时，发病人数急剧上升。

二是异常天气引发的疾病。

例如夏季持续高温使心脑血管和中暑病人大量增加。

1988年7月4-20日持续高温，南京4500多人中暑，其中60岁以上老人占66%。

三是空气污染产生的疾病。

严重污染地区，呼吸系统疾病和癌症病人明显高于其他地区。

气象是美丽的，是亲近我们的生活的，然而它也能变得残酷无情。

且不说干旱、台风等常见的气象灾害。

近一个世纪一来，由于人类活动的破坏，全球变暖正不断加剧，极端气象灾害，
如厄尔尼诺、拉尼娜，更是屡见不鲜。

过去100年间，全球平均气温上升0.5℃，南、北极融冰4100立方公里，全球海平面升高18厘米。

按目前的速度到2025年，全球平均气温将比现在升高2℃；到2025年，全球海平面将比现在升高30-50厘米。

由此引发的后果将十分严重。

纵观历史上全球性异常天气约4-5年发生一次，但20世纪90年代以来，几乎年年发生。

1991年南部非洲、澳大利亚、印尼、菲律宾和我国华北、华南严重干旱，太平洋东部沿海国家（美国加利福尼亚、墨西哥、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、智利等）和我国长江流域特大洪涝。

在我国，5月18-7月12日56天中，江淮流域降水700-1000毫米，太湖流域500-700毫米，其中安徽金寨1775毫米、黄山1644毫米、全椒1200毫米、江苏兴化1294毫米。

7月16日太湖水位4.79米，超过警戒水位1.29米，比1954年最高水位还高0.14米。

2000年我国北方严重干旱，沙尘暴频繁。

至8月初，全国受旱面积2.7亿亩，夏粮减产110亿公斤。

干旱导致内蒙东北部、黑龙江北部森林大火，新疆、山西、山东、河南大面积蝗灾。

冬春西北、华北发生13次沙尘暴。

由此可见，气象的美丽还得靠人类来努力维护。

康德说：世界上有两件东西能够深深地震撼人们的心灵，一件是我们心中崇高的道德准则，另一件是我们头顶上灿烂的星空。

是的，自然的瑰丽让我们震撼。

那么，为了那一份自然的生活，为明天还能看到那动人的云卷云舒，就让我们一起努力，爱护自然，共建一个和谐的世界。