新氣象學:一戰如何改變天氣預測

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圖片來源:路透社

日前,香港天文台發出本年首個黑色暴雨警告,一如以往,不少網民投訴天文台沒做好「預警」工作。我們現在對天文台要求甚高,一方面來自「想放假」的心態,另一方面也是來自對「科學運算」預測天氣的信任。然而,在第一次世界大戰之前,人類都只透過主觀經驗觀天象,在一戰後,氣象學界才轉以「科學運算」預測未來天氣

不難猜想,第一次世界大戰後天氣預測方法的轉變,乃是戰爭遺產。於一戰時期,無論是航空、導彈還是毒氣襲擊,都要靠天氣預測才能成事,可是,當時的天氣預測大多並不可靠。雖然氣象學早於維多利亞時期起步,可提供每日天氣警告,但仍未能提供真正精準的預測。直到一位英國數學家出手,天氣預測才逐漸可靠。

這位英國數學家叫作 Lewis Fry Richardson。他有見戰前天氣預測以過去經驗紀錄,配對當刻天氣現象的方法不夠科學,便提出新的說法:預測者必須摒棄「過去天氣現象定必會在未來重覆」的想法,要得到精準預測,就要理解未來天氣不一定與過去現象有關。

英國數學家 Lewis Fry Richardson。 圖片來源:wikicommons

在 1917 年,Richardson 決定動手實證他的想法,不靠比較過往規律,轉依科學法則預測天氣。他借助挪威氣象學家 Vilhelm Bjerknes 於 1920 年 5 月 20 日對西歐天氣數據紀錄,試圖設計出以數學預測天氣模組(numerical model)。當然,1920 年已過,Richardson 完全知道當日天氣如何,然而,他的難題是:怎樣生產一個不但能計算當日天氣,更可在未來使用的數學模組?

最終,Richardson 用了 6 個星期才計算出一個地域中 6 個小時的天氣變化,更悲慘的是,他得出的答案也強差人意,不符事實上的變化。縱使 Richard 的計算需時太長,「預測」亦不準確,但他的失敗有其價值。

1940 年代,當第一部電子計算器出現,Richard 的預測方式終獲平反,證明有其道理,至今仍是天氣預測的基礎。此外,他的失敗亦是推廣天氣預測科學化重要因素,第一次世界大戰後,以科學解釋氣象的「新氣象學」(new meteorology)開始在西方流行,從該時期出版的文學作品可見,「好日子」開始與氣象用詞扣連。

1922 年,預測失敗之後,Richardson 寫下他的願景:在未來,收集並處理了天氣數據後,人類可以管理未知,任何天氣現象在發生前都可被準確計算。當今世界與他的想像還差多遠?人人每天起來都會看智能手機上的天氣預測,看氣溫穿衣,看雨雲帶傘,好像一切都在掌控之中,然而,大自然的力量依然勢不可擋,即使我們預測到全球暖化趨勢,微小且不團結的人類又怎樣改變絕望的未來?