风暴守望者

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1 风 暴 守 望 者 天 气 预 报 风 云 史 原 著 John D. Cox 译 者 闻 新 宇 贾 喆 朱 清 照

2 献 给 对 大 气 科 学 感 兴 趣 的 年 轻 人 风 暴 守 望 者 天 气 预 报 风 云 史 闻 新 宇 贾 喆 朱 清 照 北 京 大 学 物 理 学 院 大 气 与 海 洋 科 学 系 Storm Watcher The Turbulent History of Weather Prediction From Franklin's Kite to El Niño by John D. Cox Copyright 2002, All rights reserved Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey ISBN X

3 英 文 版 前 言 天 气 预 报 已 成 为 一 门 实 用 科 学, 融 入 了 我 们 日 常 生 活 中, 无 时 无 刻 不 在 帮 助 我 们 赢 得 生 活 的 舒 适 和 便 利 今 天 冷 不 冷? 明 天 呢? 有 多 热? 我 今 天 需 不 需 要 多 穿 一 件 外 套? 带 一 把 雨 伞? 需 要 戴 帽 子 吗? 在 各 种 媒 体 上, 天 气 预 报 可 以 简 化 为 很 多 漂 亮 的 符 号 动 画 和 可 视 效 果, 甚 至 都 不 需 要 文 字 进 行 说 明 人 们 就 能 理 解 但 这 些 可 视 化 信 息 背 后 的 科 学 知 识, 却 不 像 日 常 生 活 中 所 接 受 的 信 息 那 样 容 易 理 解 那 是 关 于 未 来 的 科 学, 关 于 如 何 预 测 大 气 运 动 如 何 预 测 那 些 尚 未 发 生 的 天 气 的 科 学 天 气 预 报 是 现 代 气 象 学 的 重 要 成 果, 它 处 于 人 类 已 有 的 各 种 伟 力 的 最 前 沿, 是 人 类 在 量 化 混 沌 的 自 然 世 界 中 的 各 种 概 率 事 件 的 结 果 它 通 常 要 用 这 个 星 球 上 最 强 大 的 计 算 机, 经 过 特 定 的 数 值 模 型 进 行 计 算 整 个 系 统 空 前 复 杂, 而 且 极 难 获 得 这 个 系 统 所 需 要 的 所 有 原 始 观 测 记 录, 类 型 多 种 多 样, 范 围 覆 盖 全 球 对 这 些 数 据 进 行 计 算 的 成 本 是 如 此 高 昂, 以 至 于 只 有 各 国 政 府 才 能 负 担 得 起 日 复 一 日, 天 气 预 报 正 在 变 得 越 来 越 准 确, 越 来 越 实 用, 越 来 越 客 观, 越 来 越 科 学, 尽 管 这 种 缓 慢 的 进 步 趋 势 并 不 为 大 多 数 公 众 所 认 知 今 天, 这 种 对 未 来 的 预 报 已 经 足 够 可 靠, 其 准 确 性 已 为 绝 大 多 数 人 所 认 可, 以 至 于 它 已 变 成 一 种 公 共 服 务 和 社 会 基 本 保 障 一 旦 某 一 天 预 报 的 不 准, 它 就 会 招 致 广 泛 的 指 责, 并 在 短 时 间 内 被 人 们 牢 牢 记 住 现 在 每 日 的 天 气 预 报, 从 某 种 意 义 上 讲, 也 是 电 子 计 算 机 发 展 的 巨 大 成 就 我 们 要 用 一 整 套 计 算 机 程 序, 来 完 成 从 原 始 数 据 的 同 化 到 最 终 的 在 屏 幕 上 以 图 形 方 式 显 示 出 预 报 结 果 的 全 部 流 程 我 们 要 周 期 性 地 从 各 种 各 样 iii

4 iv 的 复 杂 观 测 网 中 获 取 数 据, 比 如 卫 星 自 动 气 象 站 配 有 电 报 设 备 的 探 空 气 球 飞 机 航 线 上 的 仪 器 海 洋 浮 标 和 商 船 上 的 仪 器 等 再 把 它 们 输 入 进 最 复 杂 最 准 确 的 数 值 天 气 预 报 系 统 中, 就 能 做 出 符 合 要 求 的 天 气 预 报 了 要 知 道, 若 没 有 超 级 计 算 机 惊 人 的 速 度 和 存 储 量, 这 一 切 都 将 变 得 不 可 能 尽 管 今 天 的 一 切 看 似 都 依 赖 于 计 算 机 这 种 人 造 设 备, 但 本 质 上, 天 气 预 报 的 科 学 其 实 是 人 类 智 慧 的 伟 大 成 就, 或 者 说 是 人 类 努 力 探 索 自 然 的 伟 大 成 就 尽 管 现 代 气 象 学 的 体 系 已 经 蔚 为 大 观, 但 它 在 奠 基 时 却 是 如 此 的 渺 小 这 本 书 将 讲 述 一 些 气 象 学 家 的 故 事, 是 他 们 发 现 了 大 气 运 动 的 规 律, 以 及 预 测 天 气 的 秘 密 他 们 所 搭 建 起 来 的 气 象 科 学 已 经 并 将 继 续 拯 救 无 数 人 的 生 命 人 类 古 老 的 准 确 预 报 天 气 的 梦 想 已 经 达 成, 那 些 风 暴 的 守 望 者 们, 理 应 被 我 们 所 铭 记 ; 他 们 中 的 很 多 人, 都 是 我 们 心 中 的 英 雄 John D. Cox

5 目 录 I 萌 芽 时 期 1 1 本 杰 明 富 兰 克 林 : 追 风 行 动 3 2 鲁 克 霍 华 德 : 云 之 命 名 13 3 詹 姆 斯 格 雷 舍 尔 : 飞 入 云 端 21 II 美 国 的 风 暴 29 4 威 廉 瑞 德 菲 尔 德 : 沿 着 风 暴 的 痕 迹 31 5 詹 姆 斯 埃 斯 比 : 风 暴 孕 育 者 39 6 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 : 描 绘 风 暴 的 天 气 图 47 7 约 瑟 夫 亨 利 : 搭 建 舞 台 57 8 马 修 莫 里 : 有 争 议 的 风 暴 65 v

6 vi 目 录 9 威 廉 费 雷 尔 : 害 羞 的 天 才 73 III 主 线 罗 伯 特 费 茨 罗 伊 : 无 冕 先 知 厄 本 雷 维 利 尔 : 克 里 米 亚 半 岛 的 云 克 里 夫 兰 阿 比 : 概 率 老 头 约 翰 芬 利 : 探 寻 龙 卷 风 的 孤 独 之 路 马 克 哈 灵 顿 : 文 职 人 员 的 灾 难 艾 萨 克 克 莱 恩 : 被 风 暴 带 入 加 尔 维 斯 顿 吉 尔 伯 特 沃 克 : 南 方 涛 动 雷 罗 伊 梅 森 格 尔 : 赴 死 的 勇 气 151 IV 前 沿 集 结 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 : 卑 尔 根 学 派 的 领 袖 刘 易 斯 理 查 森 : 天 气 预 报 工 厂 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 : 从 极 锋 到 厄 尔 尼 诺 托 尔 贝 吉 龙 : 天 才 的 眼 光 191

7 vii 22 卡 尔 - 古 斯 塔 夫 罗 斯 贝 : 征 服 气 象 局 斯 维 尔 皮 特 森 : 登 陆 日 的 天 气 预 报 213 V 突 然 到 来 的 新 科 学 朱 尔 查 尼 : 数 学 大 师 杰 罗 姆 纳 米 阿 斯 : 长 期 预 报 的 开 创 者 爱 德 华 洛 仑 兹 : 混 沌 的 计 算 藤 田 哲 也 : 预 言 下 击 暴 流 安 茨 利 特 马 : 孤 掌 难 鸣 261 后 记 271

8 viii 目 录

9 插 图 目 录 1.1 本 杰 明 富 兰 克 林 的 肖 像 美 元 上 的 富 兰 克 林 头 像 鲁 克 霍 华 德 的 肖 像 霍 华 德 故 居 前 的 英 国 皇 家 遗 产 标 牌 詹 姆 斯 格 雷 舍 尔 的 肖 像 威 廉 瑞 德 菲 尔 德 肖 像 詹 姆 斯 埃 斯 比 的 肖 像 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 的 肖 像 约 瑟 夫 亨 利 的 肖 像 马 修 莫 里 的 肖 像 威 廉 费 雷 尔 的 肖 像 照 片 罗 伯 特 费 茨 罗 伊 的 肖 像 ix

10 x 插 图 目 录 10.2 罗 伯 特 费 茨 罗 伊 的 航 海 冒 险 厄 本 雷 维 利 尔 的 肖 像 雷 维 利 尔 的 墓 碑 克 里 夫 兰 阿 比 的 肖 像 照 片 约 翰 芬 利 的 照 片 马 克 哈 灵 顿 的 肖 像 艾 萨 克 克 莱 恩 的 肖 像 年 加 尔 维 斯 顿 风 暴 的 路 径 吉 尔 伯 特 沃 克 的 肖 像 照 片 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 的 肖 像 照 片 刘 易 斯 理 查 森 的 肖 像 照 片 理 查 森 梦 想 中 的 天 气 预 报 工 厂 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 的 照 片 托 尔 贝 吉 龙 的 肖 像 照 片 卡 尔 - 古 斯 塔 夫 罗 斯 贝 的 照 片 时 代 周 刊 封 面 上 的 罗 斯 贝 斯 维 尔 皮 特 森 的 照 片

11 xi 24.1 朱 尔 查 尼 的 肖 像 照 片 杰 罗 姆 纳 米 阿 斯 工 作 时 的 照 片 爱 德 华 洛 仑 兹 的 照 片 藤 田 哲 也 的 肖 像 照 片 安 茨 利 特 马 工 作 时 的 照 片

12 xii 插 图 目 录

13 Part I 萌 芽 时 期 1

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15 Storm Watcher 1 本 杰 明 富 兰 克 林 追 风 行 动 在 气 象 学 史 中, 经 典 观 点 认 为, 现 代 风 暴 研 究 始 于 一 次 失 败 的 天 文 观 测 以 前, 由 于 天 文 学 比 气 象 学 更 古 老 更 受 尊 重, 所 以 人 们 总 用 天 文 学 的 标 准 来 衡 量 气 象 学 研 究, 因 此 气 象 学 总 是 得 到 负 面 的 评 价 数 千 年 来, 天 文 学 家 们 担 当 着 为 王 室 出 谋 划 策 的 角 色, 却 没 有 一 个 气 象 学 家 获 得 皇 家 的 头 衔 直 到 天 文 学 发 展 得 非 常 成 熟 的 时 候, 天 气 科 学 才 刚 刚 引 起 人 们 的 重 视 18 世 纪 中 叶, 天 文 学 已 经 如 日 中 天, 而 气 象 学 甚 至 都 不 能 算 是 一 门 科 学 那 时, 人 们 对 自 然 世 界 的 认 知 还 很 局 限 二 百 五 十 年 前, 天 文 学 家 已 经 能 够 精 确 地 预 测 月 食 发 生 的 日 期 和 时 间, 并 且 能 够 解 释 其 成 因 和 影 响 : 月 球 沿 轨 道 运 行 时, 周 期 性 地 离 开 太 阳 的 照 射 区 而 进 入 由 地 球 遮 挡 形 成 的 阴 影 区 通 过 这 样 精 确 的 预 测, 宇 宙 运 转 的 机 理 被 完 全 确 定 下 来 而 另 一 方 面, 如 果 把 天 气 因 素 考 虑 进 来, 比 如 一 场 风 暴 的 来 临 可 能 会 挡 住 月 食 这 种 突 如 其 来 的 天 气 变 化, 那 么 就 没 有 人 知 道 这 种 上 帝 难 以 估 计 的 行 为 是 否 会 发 生 何 时 何 地 为 何 发 生 了 1743 年 秋, 当 月 球 进 入 地 球 的 阴 影 区 时,37 岁 的 出 版 商 本 杰 明 富 3

16 4 1. 本 杰 明 富 兰 克 林 : 追 风 行 动 兰 克 林 (Benjamin Franklin), 正 打 算 在 美 国 殖 民 地 宾 夕 法 尼 亚 州 费 城 的 家 中 观 看 这 次 月 食 虽 然 他 是 一 个 终 日 繁 忙 的 成 功 人 士, 但 他 仍 然 非 常 渴 望 目 睹 这 一 天 文 盛 景 这 次 月 食 预 计 在 10 月 21 日 星 期 五 晚 上 8 点 半 开 始 但 是 正 如 富 兰 克 林 几 年 后 在 给 他 朋 友 贾 里 德 艾 略 特 (Jared Eliot) 的 一 封 信 中 回 忆 道 : 入 夜 前, 在 东 北 部 发 生 了 一 场 风 暴, 这 场 强 风 暴 持 续 了 一 天 一 夜 天 空 中 乌 云 密 布, 风 雨 交 加, 星 星 和 月 亮 全 都 无 迹 可 寻 尽 管 没 看 到 月 食, 敏 锐 的 富 兰 克 林 却 从 月 食 的 时 间 中 得 到 了 意 想 不 到 的 启 发 大 风 暴 在 那 天 晚 上 的 位 置 以 及 移 动 路 线 正 如 他 给 艾 略 特 的 信 中 写 道 : 报 纸 上 到 处 都 是 风 暴 对 海 岸 沿 线 造 成 巨 大 损 失 的 消 息, 从 波 士 顿 纽 波 特 纽 约 马 里 兰 到 弗 吉 尼 亚 无 一 幸 免 但 是 令 我 惊 讶 的 是, 我 从 波 士 顿 的 报 纸 中 发 现 一 条 关 于 那 次 月 食 观 测 的 报 道 因 为 我 想, 如 果 风 暴 来 自 东 北 方 向, 它 肯 定 会 先 经 过 波 士 顿, 那 么 这 之 后 就 不 可 能 观 测 到 月 食 了 我 写 信 给 我 在 波 士 顿 的 弟 弟 询 问 这 件 事, 他 告 诉 我 月 食 在 风 暴 来 临 前 一 小 时 就 结 束 了 若 是 一 个 不 太 狂 热 的 观 测 者 发 现 了 这 些 信 息, 也 许 这 样 琐 碎 的 细 节 就 被 忽 略 掉 了 而 富 兰 克 林 却 由 此 萌 生 出 了 一 个 对 于 气 象 学, 尤 其 是 天 气 预 报 的 非 常 关 键 的 想 法 风 暴 具 有 特 定 的 结 构 和 移 动 路 径 后 来 他 继 续 向 艾 略 特 描 述 这 些 从 东 北 方 向 来 的 可 能 持 续 三 四 天 的 强 风 暴, 并 从 中 总 结 出 了 一 条 风 暴 移 动 规 律 他 写 道 : 这 些 年 来, 对 于 这 些 风 暴, 我 有 一 个 奇 怪 的 想 法, 那 就 是 : 虽 然 风 向 是 从 东 北 方 吹 向 西 南 方 的, 但 是 风 暴 的 移 动 却 是 从 西 南 方 到 东 北 方 的 ; 风 暴 在 弗 吉 尼 亚 州 发 展 得 比 它 移 动 到 康 涅 狄 格 州 后 更 强 盛, 在 康 涅 狄 格 州 比 它 之 后 到 达 沙 角 时 更 为 强 盛 在 150 多 年 后 的 1899 年, 哈 佛 学 者 威 廉 姆 戴 维 斯 (William Morris Davis) 在 富 兰 克 林 协 会 学 报 中, 建 议 把 这 作 为 一 个 意 义 重 大 的 时 刻, 他 写 道 这 是 天 气 预 报 学 的 开 始 然 而 在 富 兰 克 林 的 时 代, 天 气 预 报 还 不 属 于 科 学 的 范 畴 作 为 一 个 实 际 问 题, 在 18 世 纪, 尽 管 风 暴 的 移 动 速 度 没 有 如 富 兰 克 林 估 计 的 那 样 高 达 100 英 里 每 小 时, 但 它 还 是 没 有 给 预 警 传 递 留 出 足 够 的 时 间 富 兰 克 林 在 数 学 上 并 不 十 分 在 行 无 论 如 何, 科 学 天 气 预 报 的 困 难 不 论 在 旧 世 界 还 是 新 大 陆 都 不 断 地 加 深 尤 其 在 欧 洲, 未 来 的 天 气 和 未 来 的 其

17 5 他 事 情 一 样, 被 当 做 是 占 星 师 神 秘 预 言 的 一 部 分 这 些 占 星 师 通 过 出 版 巧 言 雕 琢 的 预 报 全 年 天 气 的 年 鉴 来 获 得 丰 厚 的 利 润 富 兰 克 林 他 自 己 也 通 过 25 年 来 出 版 可 怜 理 查 德 的 年 鉴 得 到 了 一 笔 可 观 的 收 入, 尽 管 他 对 天 气 的 预 测 总 是 带 着 特 有 的 幽 默 风 趣 为 了 赞 扬 富 兰 克 林 对 大 气 科 学 的 贡 献, 美 国 气 象 科 学 的 先 驱 科 学 家 克 利 夫 兰 阿 比 (Cleveland Abbe) 曾 详 细 地 看 过 富 兰 克 林 1906 年 的 年 鉴, 并 且 发 现 绝 非 占 星 术 在 一 次 向 美 国 费 城 哲 学 学 会 的 报 告 中, 阿 比 说 : 虽 然 富 兰 克 林 当 年 确 实 发 表 了 天 气 预 测, 但 我 们 不 认 为 他 是 一 个 行 星 气 象 学 家 事 实 上, 他 否 认 自 己 的 一 切 观 点 与 气 象 学 和 占 星 术 有 关, 他 还 嘲 笑 自 己 的 预 测 是 完 全 荒 谬 无 用 的 中 世 纪 期 间, 对 天 气 成 因 的 解 释 仍 然 停 留 在 教 会 学 说 的 传 统 理 论 上 从 12 世 纪 亚 里 士 多 德 (Aristotle) 的 气 象 学 被 重 新 研 究 起, 它 就 已 经 被 纳 入 基 督 教 的 教 义 亚 里 士 多 德 关 于 地 球 的 有 机 呼 吸 的 推 测 和 近 700 年 历 史 的 神 学 气 象 学 也 非 常 地 契 合 ( 作 为 一 个 气 象 学 家, 亚 里 士 多 德 是 一 个 非 常 擅 长 说 服 别 人 的 人 即 使 皇 室 的 泰 奥 弗 拉 斯 托 斯 (Theophrastus) 都 能 够 相 信 他 的 老 师 的 关 于 风 不 能 使 空 气 运 动 的 荒 唐 的 断 言 ) 在 美 国 殖 民 地, 清 教 的 牧 师 坚 信 在 新 世 界 的 狂 风 暴 雨 中 除 了 上 帝 的 力 量 和 话 语, 没 有 第 二 种 自 然 的 力 量, 即 使 是 在 最 恶 劣 的 环 境 中 也 没 有 1735 年 8 月 31 日, 康 涅 狄 格 州 的 新 伦 敦, 正 当 伊 利 法 莱 特 亚 当 斯 教 士 (Reverend Eliphalet Adams) 要 开 始 他 下 午 的 礼 拜 时, 一 场 大 风 暴 降 临 了 一 道 闪 电 上 帝 之 火, 击 中 了 他 的 教 堂 巨 大 的 木 头 砸 向 人 群, 空 气 中 弥 漫 着 烟 尘, 雷 声 震 耳 欲 聋 被 损 毁 的 房 屋 里 到 处 都 是 他 的 被 烧 伤 或 者 砸 伤 的 会 众 到 处 都 是 因 为 惊 吓 或 痛 苦 而 发 出 的 尖 叫 在 他 的 脚 边, 圣 坛 的 一 角, 躺 着 一 个 濒 死 的 名 叫 埃 德 温 伯 奇 (Edwin Burch) 的 年 轻 人 在 接 下 来 的 安 息 日, 那 些 受 伤 不 太 严 重 的 会 众 们 回 到 临 时 搭 建 起 来 的 礼 拜 堂 时, 听 说 了 上 帝 在 信 徒 们 祈 祷 的 时 候 击 倒 他 们 的 事 情 亚 当 斯, 这 个 自 诩 为 上 帝 的 子 孙 的 人, 正 在 自 豪 得 看 着 他 印 的 布 道 辞 上 帝 有 时 会 用 可 怕 的 事 情 公 正 地 回 复 他 的 人 民 这 是 1735 年 8 月 31 日 新 伦 敦 这 次 可 怕 的 闪 电 击 中 礼 拜 堂 所 给 我 们 的 启 示 亚 当 斯 认 为, 这 强 大 的 力 量 体 现 了 上 帝 正 义 的 一 面, 而 灾 难 没 有 进 一 步 恶 化 则 体 现 了 上 帝 仁 慈 的 一 面 : 若 不 是 上 帝 仁 慈, 我 们 可 能 已 经 死 了 几 百 人 了, 对, 所 有 的 会 众 可 能 在 一 瞬 间 已 经 被 派 往 来 世 了

18 6 1. 本杰明 富兰克林: 追风行动 图 1.1: 本杰明 富兰克林的肖像

19 7 对 这 次 灾 难 和 伯 奇 的 死, 这 些 清 教 的 信 徒 只 会 责 备 自 己 的 无 能 亚 当 斯 布 道 说 : 上 帝 的 做 法 完 美 无 暇, 这 点 毋 庸 置 疑, 另 外, 应 该 说, 我 们 已 经 有 足 够 足 够 多 的 错 误 足 以 让 上 帝 用 最 严 厉 的 方 式 惩 罚 我 们 了 所 以, 我 们 必 须 保 持 平 静 不 要 张 口 抱 怨, 不 要 觉 得 心 里 不 舒 服 或 者 不 愿 意, 无 论 我 们 受 到 多 大 的 打 击, 无 论 造 物 者 给 我 们 多 少 智 慧, 我 们 必 须 依 旧 把 它 看 成 是 我 们 的 造 物 主, 我 们 的 审 判 者 的 公 正 的 裁 决 仅 仅 10 年 以 后, 在 这 附 近 的 费 城, 富 兰 克 林 准 备 开 始 一 系 列 研 究 电 的 本 质 的 实 验, 正 是 这 些 实 验 让 他 日 后 出 名 不 久 后,1749 年, 他 在 他 的 笔 记 本 中 提 到 关 于 电 和 闪 电 的 相 似 性 的 猜 测 : 电 流 被 点 吸 引, 我 们 不 知 道 是 否 在 闪 电 中 也 有 相 似 的 性 质 ; 但 是 既 然 他 们 在 所 有 我 们 可 以 比 较 的 细 节 中 都 表 现 出 了 相 同 的 性 质, 是 否 有 可 能 在 这 一 点 上 他 们 也 是 一 致 的 呢? 让 我 们 来 做 个 实 验 吧 在 1752 年 6 月, 他 做 了 著 名 的 风 筝 实 验, 看 到 了 挂 在 麻 线 上 的 钥 匙 和 铰 链 之 间 所 产 生 的 电 火 花 这 和 他 设 计 的 其 他 实 验 一 起 证 明 了 大 气 中 的 闪 电 是 一 种 电 现 象 这 个 发 现 后 来 掀 起 了 安 装 绝 缘 并 且 接 地 的 铁 制 点 避 雷 针 的 风 潮, 它 们 能 够 把 上 帝 之 火 安 全 地 从 脆 弱 的 教 堂 顶 吸 引 到 旁 边 的 地 面 上 去 富 兰 克 林 对 电 的 本 质 研 究 了 七 年, 这 是 他 全 心 全 意 投 入 到 科 学 事 业 的 七 年, 使 他 成 为 了 一 名 具 有 国 际 影 响 力 的 科 学 家 在 随 后 的 几 年 中, 因 为 领 导 美 国 殖 民 地 进 行 革 命 并 创 建 国 家, 他 再 没 有 时 间 进 行 科 学 研 究 但 在 他 的 一 生 中, 他 始 终 保 持 了 对 自 然 的 敏 锐 观 察 力 不 管 是 关 于 天 气, 还 是 其 他 事 情 的 有 趣 的 方 面, 都 逃 不 过 他 的 好 奇 心 对 于 天 气, 他 思 考 了 60 年, 也 记 录 了 60 年 在 1726 年 从 伦 敦 返 回 费 城 的 旅 途 中, 他 在 每 天 例 行 的 天 气 观 测 中 看 到 了 一 次 非 同 寻 常 的 月 光 彩 虹 1786 年, 他 甚 至 为 他 的 家 人 提 供 长 期 天 气 预 报 1755 年 的 春 天, 当 他 和 一 伙 儿 朋 友 骑 着 马 走 到 马 里 兰 州 的 本 杰 明 塔 斯 克 将 军 (Colonel Benjamin Tasker) 的 庄 园 的 时 候, 他 们 看 到 一 阵 旋 风 在 山 上 向 他 们 逼 近, 并 且 随 着 逼 近 逐 渐 发 展 起 来 富 兰 克 林 在 一 封 8 月 份 写 给 他 朋 友 彼 得 科 林 森 (Peter Collinson) 的 信 中 描 述 了 这 次 探 险

20 8 1. 本 杰 明 富 兰 克 林 : 追 风 行 动 其 他 人 都 站 在 那 里 看 着 它 ; 但 是 我 的 好 奇 心 更 强 烈 些, 我 骑 着 马 追 它, 靠 近 到 它 旁 边, 看 到 它 把 它 沿 途 的 沙 尘 都 卷 起 来 我 联 想 到 让 子 弹 打 穿 水 柱, 水 柱 会 破 裂 的 现 象, 于 是 我 试 着 用 鞭 子 来 回 地 抽 打 它 的 方 法 想 把 它 破 坏 掉, 但 是 一 点 用 都 没 有 过 了 一 会 儿, 它 离 开 道 路 进 入 到 树 林 中, 并 且 持 续 变 大 变 强, 这 回 是 把 覆 盖 在 地 面 上 的 厚 厚 一 层 干 落 叶 都 卷 了 起 来, 弄 得 这 些 落 叶 和 树 枝 哗 啦 啦 地 响, 还 把 一 些 高 大 的 树 木 弄 弯 并 且 迅 速 地 来 回 转 圈, 但 是 奇 怪 的 是, 旋 风 移 动 的 速 度 并 不 是 很 快, 一 个 人 徒 步 走 就 可 以 跟 得 上 它, 转 圈 的 速 度 却 快 得 惊 人 通 过 它 里 面 当 时 充 满 的 叶 子, 我 可 以 清 楚 地 观 察 到 气 流 呈 螺 旋 线 上 升 ; 当 我 看 到 旋 风 经 过 的 地 方 那 些 树 干 树 枝 依 旧 保 持 完 整 的 时 候, 我 才 知 道 怪 不 得 我 的 鞭 子 在 它 较 弱 的 时 候 没 什 么 作 用 呢 富 兰 克 林 重 新 回 到 队 伍 中, 当 他 们 继 续 走 了 大 概 3 英 里 后, 他 发 现 仍 然 有 刚 才 被 旋 风 卷 起 的 树 叶 从 天 上 落 下 来 他 写 信 给 科 林 森 说 : 紧 接 着, 我 问 塔 斯 克 将 军 这 样 的 旋 风 在 马 里 兰 州 是 否 常 见, 他 愉 快 的 回 答 : 不, 非 常 罕 见 ; 但 是 我 们 专 门 用 这 个 来 招 待 您 那 确 实 是 一 个 非 常 高 规 格 的 款 待 古 代 的 史 书 上 有 着 许 多 关 于 旋 风 龙 卷 和 水 龙 卷 的 记 录, 虽 然 在 其 他 地 方 不 像 在 北 美 那 样 常 见 自 从 殖 民 地 建 立 以 来, 它 们 就 成 为 了 研 究 的 焦 点 18 世 纪 中 叶, 富 兰 克 林 也 深 深 地 陷 了 进 去, 他 给 出 了 对 流 过 程 的 早 期 描 述 在 1753 年 的 一 封 信 中, 他 提 出 这 种 风 的 形 成 需 要 两 个 条 件 : 1. 较 低 的 地 区, 空 气 往 往 被 过 分 地 加 热, 所 以 它 们 比 高 层 的 空 气 更 稀 一 些 ; 这 样, 就 会 特 别 轻 高 空 很 冷, 有 许 多 冰 晶, 那 些 冰 晶 会 经 常 在 比 较 热 的 天 降 下 来 2. 被 加 热 的 空 气 可 能 非 常 潮 湿, 但 是 潮 湿 的 空 气 又 特 别 容 易 因 扩 散 而 变 稀 薄, 所 以 直 到 冷 空 气 和 它 混 合 使 它 凝 结 的 时 候 才 能 看 得 见 这 样, 我 们 的 呼 吸 在 夏 天 看 不 见 而 在 冬 天 就 可 以 被 看 见 了 虽 然 富 兰 克 林 是 一 个 非 常 细 致 的 观 察 者, 但 是 在 他 内 心 深 处 仍 然 是 一 个 天 生 的 哲 学 家, 他 不 想 用 大 量 的 数 据 或 数 学 来 扰 乱 他 的 思 路 当 他 看 到

21 9 图 1.2: 美 元 上 的 富 兰 克 林 头 像 年 版 100 美 元 ( 上 ); 2009 年 版 100 美 元 ( 下 ). 一 个 东 西 的 时 候, 他 会 很 好 地 了 解 它 的 机 理, 他 知 道 什 么 时 候 他 自 己 的 思 维 越 过 事 实 而 进 入 幻 想 的 世 界 但 是 这 个 只 接 受 了 两 年 正 规 教 育 的 人 却 一 直 蔑 视 数 学 这 个 现 代 大 气 研 究 的 通 用 语 言 在 他 描 述 对 旋 风 的 观 点 的 信 中 总 结 道 : 如 果 我 的 假 设 不 是 事 实 本 身, 那 它 至 少 是 赤 裸 裸 地 展 示 在 大 家 眼 前 的 : 因 为 我 还 没 有 像 许 多 有 学 问 的 现 代 人 一 样, 用 希 腊 字 母 伪 装 我 的 错 误, 用 代 数 去 掩 盖 它, 或 者 用 导 数 装 饰 它 你 所 见 到 的 它 就 是 最 真 实 自 然 的 富 兰 克 林 还 对 气 候, 这 种 长 期 的 天 气 状 态 很 感 兴 趣 自 从 16 世 纪 殖 民 地 居 民 和 他 们 的 欧 洲 赞 助 者 定 居 新 大 陆 以 来, 气 候 问 题 就 一 直 给 他 们 带 来

22 10 1. 本 杰 明 富 兰 克 林 : 追 风 行 动 很 多 困 扰 除 了 大 气 环 流 和 中 纬 度 西 风 气 流, 人 们 对 这 片 新 世 界 尤 其 是 大 陆 上 的 气 候 一 无 所 知 曾 经 沉 浸 在 温 和 的 被 湾 流 加 热 的 温 带 海 洋 性 气 候 中 的 那 些 欧 洲 人, 在 来 到 殖 民 地 后 为 这 里 的 季 节 性 天 气 苦 恼 然 而 到 了 富 兰 克 林 的 时 代, 人 们 已 经 发 现 了 一 个 非 常 明 显 的 增 暖 趋 势 1763 年, 富 兰 克 林 与 一 群 殖 民 地 的 学 者 讨 论 气 候 的 变 化 问 题 他 们 达 成 共 识, 认 为 砍 伐 森 林 很 可 能 是 造 成 这 种 气 候 变 化 的 原 因, 没 有 树 木 的 地 面 吸 收 更 多 的 热 量, 能 够 使 积 雪 更 快 地 融 化, 但 富 兰 克 林 认 为, 如 果 想 要 证 明 这 个 结 论, 还 需 要 多 年 的 观 测 富 兰 克 林 在 这 一 时 期 的 另 一 项 研 究 使 人 们 对 湾 流 有 了 更 进 一 步 的 理 解, 湾 流 是 从 热 带 沿 着 美 国 海 岸 向 北 穿 过 北 大 西 洋 的 暖 洋 流 作 为 殖 民 地 的 代 理 邮 政 局 长, 富 兰 克 林 经 常 听 到 这 样 的 抱 怨, 邮 轮 从 法 尔 茅 斯 到 纽 约 所 花 的 时 间, 经 常 要 比 距 离 更 远 的 从 伦 敦 到 罗 德 岛 所 花 的 时 间 还 要 长 几 天 对 此, 一 个 富 兰 克 林 的 熟 人, 提 姆 福 尔 杰 (Tim Folger) 楠 塔 基 特 岛 上 的 捕 鲸 人, 有 一 个 非 常 成 熟 的 解 释 他 为 富 兰 克 林 画 出 湾 流, 富 兰 克 林 则 把 它 印 刷 出 版 在 一 些 地 图 上, 这 些 地 图 因 其 重 要 的 航 海 意 义 而 得 到 几 乎 所 有 人 的 广 泛 关 注, 除 了 那 些 英 国 的 船 长, 因 为 在 那 个 年 代, 英 国 的 船 长 不 屑 于 从 美 国 渔 民 那 里 听 取 任 何 意 见 这 项 工 作 驱 使 富 兰 克 林 在 他 的 穿 越 大 西 洋 的 旅 途 中 为 海 表 温 度 做 了 定 时 记 录, 这 标 志 着 温 度 计 第 一 次 被 用 做 航 海 设 备 在 富 兰 克 林 70 多 岁 的 时 候, 他 作 为 驻 法 大 使 生 活 在 巴 黎 附 近, 他 发 现 在 1783 年 夏 天 太 阳 光 强 奇 怪 地 减 少 了 他 把 这 一 现 象 和 随 后 的 欧 洲 寒 冬 联 系 了 起 来 他 在 发 表 于 曼 彻 斯 特 学 会 会 刊 的 回 忆 录 中 描 述 了 他 的 想 法 : 1783 年 夏 天 的 几 个 月 中, 他 写 道, 本 来 太 阳 辐 射 加 热 北 部 地 区 的 效 果 应 该 是 一 年 中 最 强 的, 然 而 这 个 时 间 却 在 整 个 欧 洲 和 大 部 分 美 国 地 区 出 现 了 持 续 性 的 雾 这 次 雾 的 生 命 时 间 很 长, 并 且 水 汽 含 量 少, 不 像 一 般 的 从 水 中 升 起 的 那 种 潮 湿 的 雾, 太 阳 辐 射 似 乎 对 它 的 消 散 没 有 什 么 作 用 这 个 冷 却 作 用 使 得 地 面 吸 收 了 比 常 年 偏 少 的 辐 射 能 量, 他 推 理 指 出 这 样 地 面 过 早 地 结 冰 了 因 而 初 雪 留 在 地 表 不 能 够 融 化, 并 一 直 在 增 多 因 此 也 许 1783 年 到 1784 年 的 那 个 冬 天 会 是 许 多 年 来 最 寒 冷 的 一 次 引 起 这 次 全 球 大 雾 的 原 因 还 没 有 确 定, 他 写 道 他 猜 测 也 许 是 一 个 彗 星 或 者 小 行 星 燃 烧 后 的 残 骸, 或 者 更 特 殊 些, 可 能 是 冰 岛 附 近 的 火 山 在 夏 天 持 续 排 放 大 量 的 烟 尘

23 11 然 而 值 得 探 究 的 是, 是 否 历 史 上 其 他 有 记 录 的 寒 冬 之 前 的 那 些 夏 天, 也 存 在 类 似 的 持 续 时 间 很 长 范 围 很 广 的 雾? 富 兰 克 林 写 道 因 为, 如 果 真 是 这 样, 人 们 可 能 就 可 以 从 这 种 雾 中 预 测 出 接 下 来 是 寒 冬 的 可 能 性 采 取 这 种 方 法 是 可 行 而 实 用 的, 可 以 保 护 我 们 自 己, 也 控 制 了 最 后 到 来 的 灾 害 的 影 响 范 围 按 照 富 兰 克 林 的 思 路, 现 代 的 地 球 和 天 气 方 面 的 科 学 家 经 过 寻 找 历 史 记 录 和 气 候 证 据 后, 确 实 发 现 了 由 于 大 的 火 山 喷 发 后 大 气 持 续 两 年 偏 冷 的 案 例 1790 年 4 月 17 日, 富 兰 克 林 在 费 城 的 家 中 去 世, 享 年 84 岁 1906 年 在 费 城, 美 国 哲 学 学 会, 这 个 由 富 兰 克 林 1743 年 建 立 的 学 术 团 体 为 他 庆 祝 了 二 百 周 年 诞 辰 克 里 夫 兰 神 父, 美 国 最 聪 明 的 科 学 家 之 一, 美 国 天 气 预 报 的 先 驱, 利 用 这 个 机 会 说 明 了 富 兰 克 林 对 气 象 学 的 贡 献 在 他 荣 耀 的 桂 冠 上, 神 父 为 他 添 加 了 另 一 枝 : 他 是 理 性 的 长 期 天 气 预 报 人 的 先 驱, 也 是 将 来 必 定 会 为 发 展 这 门 复 杂 学 科 而 奋 斗 的 物 理 气 象 学 家 们 的 先 驱

24 12 1. 本 杰 明 富 兰 克 林 : 追 风 行 动

25 Storm Watcher 2 鲁 克 霍 华 德 云 之 命 名 鲁 克 霍 华 德 (Luke Howard) 总 是 叹 息 自 己 年 轻 时 在 英 格 兰 牛 津 郡 的 私 立 贵 格 派 学 校 时, 被 灌 输 的 东 西 除 了 太 多 的 拉 丁 语 法 就 几 乎 没 有 其 他 的 了 他 真 正 的 兴 趣 是 科 学, 尽 管 在 他 的 一 生 中, 这 都 只 能 是 一 项 业 余 爱 好 他 在 一 封 1822 年 给 德 国 著 名 剧 作 家 诗 人 约 翰 歌 德 (Johann Wolfgang von Goethe) 的 信 中 写 道 : 从 一 开 始, 我 的 兴 趣 就 是 气 象 学 在 霍 华 德 追 求 他 这 一 毕 生 的 兴 趣 的 过 程 中, 他 通 过 观 察, 前 无 古 人 后 无 来 者 地, 从 天 空 中 那 些 繁 琐 的 信 息 中 整 理 出 了 一 些 头 绪 霍 华 德 把 云 的 概 念, 从 一 种 无 定 形 的 水 汽 含 量 不 断 变 化 的 东 西, 转 变 成 一 些 经 过 我 们 所 知 的 物 理 过 程 而 形 成 的, 具 有 明 确 特 性 的 事 物 这 是 一 项 标 志 性 的 成 就, 对 建 立 一 个 新 的 学 科 非 常 重 要 1802 年 冬 天, 当 他 想 给 云 命 名 以 描 述 并 区 分 它 们 的 时 候, 他 巧 妙 地 运 用 了 自 己 早 期 所 受 传 统 教 育 中 所 学 到 的 古 老 语 言 于 是, 两 个 多 世 纪 以 来, 全 世 界 每 一 个 国 家 的 每 一 位 气 象 学 家 都 在 学 着 说 霍 华 德 的 拉 丁 语 : cirrus( 卷 云 ),cumulus( 积 云 ),stratus( 层 云 ),nimbus( 雨 云 ) 歌 德 写 道 : 霍 华 德 是 第 一 个 从 理 论 上 紧 紧 抓 住 了 云 不 断 幻 化 的 形 式, 归 纳 并 剔 除 掉 那 些 不 明 确 的 让 人 捉 摸 不 透 的 因 素, 用 恰 当 的 名 字 给 云 命 名 的 人 霍 华 德 对 云 的 分 类 学 给 天 空 带 来 的, 正 如 卡 尔 林 奈 (Carl Linnaeus) 13

26 14 2. 鲁 克 霍 华 德 : 云 之 命 名 给 生 物 学 带 来 的, 亦 如 查 尔 斯 莱 尔 (Charles Lynell) 给 地 质 学 带 来 的 : 不 仅 仅 是 一 个 名 字 的 列 表, 更 是 一 种 对 自 然 的 更 加 有 规 律 的 新 认 知 他 的 命 名 系 统 和 其 所 代 表 的 深 刻 的 见 解, 很 快 就 广 为 流 传, 从 尚 未 成 熟 的 气 象 科 学 界 一 直 风 靡 到 19 世 纪 欧 洲 的 丰 富 文 化 中 歌 德 创 作 了 四 首 关 于 云 的 诗 歌, 把 它 们 送 给 了 霍 华 德 几 年 之 后, 对 云 的 准 确 细 致 地 描 绘, 第 一 次 出 现 在 了 浪 漫 主 义 时 期 的 大 师 们 的 绘 画 作 品 中 的 天 空 里, 从 德 国 的 卡 斯 帕 佛 莱 里 奇 (Caspar David Friedrich), 到 英 格 兰 的 约 瑟 夫 透 纳 (Joseph M. W. Turner) 和 约 翰 康 斯 特 勃 (John Constable) 穿 过 大 西 洋, 霍 华 德 的 云 甚 至 影 响 到 了 19 世 纪 美 国 风 景 画 大 师 们 笔 下 的 天 空, 比 如 托 马 斯 科 尔 (Thomas Cole), 弗 雷 德 里 克 丘 奇 (Frederick Church) 和 乔 治 英 尼 斯 (George Inness) 天 空 也 属 于 风 景, 霍 华 德 写 道 我 们 生 存 和 活 动 的 这 个 空 气 的 海 洋, 锻 造 着 来 自 天 庭 的 闪 电 凝 结 着 肥 沃 土 地 的 雨 水, 对 狂 热 的 自 然 主 义 者 来 说, 从 来 都 不 是 一 个 平 淡 无 趣 的 思 考 对 象 鲁 克 出 生 在 1772 年 的 伦 敦, 是 伊 丽 莎 白 (Elizabeth) 和 罗 伯 特 霍 华 德 (Robert Howard) 的 长 子 他 的 父 亲 罗 伯 特 是 一 个 虔 诚 的 贵 格 派 信 徒, 作 为 一 名 成 功 的 制 造 商, 他 曾 把 一 种 由 瑞 士 工 程 师 艾 梅 阿 甘 (Aimé Argand) 发 明 的 更 有 效 率 的 新 式 油 灯 引 进 了 英 格 兰 尽 管 鲁 克 继 承 父 亲 的 衣 钵 进 入 商 界 并 成 为 一 名 成 功 的 制 药 化 学 方 面 的 商 人, 但 是 研 究 气 象 一 直 都 是 他 生 活 中 的 重 要 部 分 在 他 晚 年 关 于 气 压 计 的 一 本 书 中, 他 提 到 自 己 从 少 年 时 代 起 就 对 学 习 气 象 学 入 迷 了 他 在 回 给 歌 德 的 信 中 说 到 自 己 11 岁 时 就 被 1783 年 夏 天 异 常 的 大 雾 和 北 极 光 深 深 地 吸 引 了 正 如 本 杰 明 富 兰 克 林 (Benjamin Franklin) 推 测 的 那 样, 那 一 年 和 接 下 来 的 一 年 冰 岛 和 日 本 的 火 山 分 别 喷 发, 使 火 山 灰 笼 罩 着 整 个 欧 洲 当 时, 这 种 含 有 极 高 颗 粒 物 浓 度 的 灰 霾 被 称 为 大 雾 霾 (Great Fogg) 当 鲁 克 完 成 了 他 在 牛 津 郡 附 近 规 模 很 大 的 贵 格 派 学 校 的 学 习 后, 他 在 曼 彻 斯 特 附 近 的 斯 托 克 波 特 跟 着 一 位 零 售 制 药 商 当 了 7 年 学 徒 1796 年 他 回 到 了 伦 敦 并 开 始 和 威 廉 艾 伦 (William Allen) 一 起 做 生 意, 威 廉 在 那 里 开 着 一 间 药 房 霍 华 德 则 在 普 莱 斯 托 附 近 掌 管 着 一 个 化 工 厂, 普 莱 斯 托 是 伦 敦 东 部 艾 塞 克 斯 郡 的 一 个 工 业 区 艾 伦 和 霍 华 德 还 建 立 了 一 个 叫 Askesian 辩 论 社 的 哲 学 小 组, 以 此 来 培 养 他 们 那 些 志 同 道 合 的 朋 友 们 的 科 学 兴 趣 在 这 个 小 组 成 立 之 前 的 1802 年 12 月, 霍 华 德 在 艾 伦 家 的 讨 论

27 图 2.1: 鲁 克 霍 华 德 的 肖 像 15

28 16 2. 鲁 克 霍 华 德 : 云 之 命 名 中 展 示 了 他 后 来 著 名 的 论 云 的 变 化 的 文 章 尽 管 霍 华 德 的 最 重 要 的 贡 献 基 本 都 与 云 有 关, 但 是 他 对 气 象 学 的 兴 趣 远 不 止 云 的 范 畴 在 人 们 的 印 象 中, 他 不 是 一 个 理 论 家, 而 是 一 个 非 同 一 般 地 系 统 而 细 致 的 观 察 者 他 从 不 把 自 己 当 作 伟 大 的 科 学 家, 总 是 用 一 种 非 常 谦 逊 的 语 气 作 报 告, 他 指 出 这 个 新 兴 的 科 学 领 域 还 需 要 更 多 的 观 测 他 是 一 个 富 有 而 繁 忙 的 商 人, 白 天 的 时 间 总 是 被 关 于 财 产 和 商 务 的 事 情 占 据 着 他 是 一 个 虔 诚 的 贵 格 派 信 徒, 同 时 又 是 一 个 多 产 的 作 家, 他 的 作 品 涉 及 一 些 当 时 对 公 谊 会 (the Society of Friends) 非 常 重 要 的 宗 教 和 社 会 主 题 正 如 他 1822 年 写 给 歌 德 时 说 如 果 我 要 声 称 我 是 做 科 学 的 人 我 所 能 作 的 事 情 是 非 常 少 的, 然 而, 因 为 我 天 生 具 有 观 察 的 能 力, 所 以 我 就 让 它 发 挥 作 用 1802 年 初, 他 已 经 在 Askesian 辩 论 社 公 开 了 一 篇 名 叫 从 大 气 电 学 的 角 度 分 析 雨 的 近 似 成 因 的 文 章 但 是, 霍 华 德 当 时 对 雨 的 成 因 的 解 释 还 不 太 有 说 服 力 和 那 个 时 代 的 许 多 科 学 家 一 样, 霍 华 德 对 当 时 新 发 现 的 大 气 中 的 电 现 象 印 象 非 常 深 刻 富 兰 克 林 的 实 验 很 久 以 后, 研 究 者 们 还 倾 向 于 认 为 在 包 括 雨 的 形 成 或 风 暴 的 移 动 等 重 要 的 天 气 过 程 中, 大 气 的 电 现 象 更 可 能 是 这 些 过 程 的 原 因, 而 非 它 们 产 生 的 副 产 品 所 以 霍 华 德 认 为, 在 几 乎 所 有 情 况 下, 雨 都 是 云 之 间 电 活 动 的 结 果, 即 使 他 一 再 强 调 这 是 以 两 个 显 然 的 前 提 原 因 温 度 降 低 和 水 汽 增 加 为 先 决 条 件 的 在 1818 年 和 1819 年, 霍 华 德 出 版 了 两 卷 版 伦 敦 气 候 丛 书, 这 是 这 个 方 向 的 最 早 的 研 究 著 作 在 这 个 涉 及 内 容 广 泛 的 报 告 中, 霍 华 德 在 研 究 城 市 空 气 污 染 对 气 候 的 影 响 方 面 开 拓 了 一 片 新 的 天 地 他 是 第 一 个 发 现 后 人 称 为 热 岛 效 应 的 现 象 的 人, 热 岛 效 应 是 指 工 业 和 城 市 下 垫 面 能 辐 射 热 量 以 至 于 使 局 地 天 气 产 生 变 化 的 现 象 霍 华 德 是 气 象 学 家 中 多 年 执 着 地 寻 找 天 气 或 气 候 周 期 的 先 驱 1842 年, 他 发 表 了 一 篇 基 于 一 系 列 个 人 天 气 观 测 的 论 文, 论 文 认 为 英 国 存 在 一 个 长 度 为 18 年 的 季 节 周 期 很 遗 憾, 这 不 是 一 篇 非 常 能 够 让 人 信 服 的 文 章 类 似 的 还 有 一 篇 他 两 年 之 前 发 表 的 关 于 9 年 周 期 的 文 章 然 而, 在 他 的 这 种 统 计 方 法 发 展 起 来 之 前, 几 乎 每 个 时 期 的 天 气 和 气 候 周 期 都 已 经 被 发 现 并 被 成 功 地 描 述 了 出 来

29 17 图 2.2: 霍 华 德 故 居 前 的 英 国 皇 家 遗 产 标 牌 因 为 以 上 的 这 些 原 因, 霍 华 德 的 对 气 象 学 的 其 他 贡 献 很 少 能 够 像 对 云 的 分 类 的 工 作 一 样 留 传 下 来 这 套 云 的 分 类 系 统 简 直 一 开 始 建 立 的 时 候, 设 计 者 就 明 白 它 会 传 承 下 去 一 样 从 18 世 纪 林 奈 的 成 就 中, 霍 华 德 看 到 了 他 的 方 案 的 完 美 模 型 伟 大 的 瑞 典 博 物 学 家 林 奈 曾 为 动 植 物 王 国 中 引 入 一 套 经 典 的 系 统 性 命 名 法, 这 一 基 于 拉 丁 文 的 分 类 法 风 靡 了 整 个 科 学 界 而 早 在 1800 年, 霍 华 德 在 开 始 他 对 云 的 研 究 之 前, 他 就 曾 向 伦 敦 的 林 奈 社 团 提 交 了 他 的 第 一 篇 科 学 论 文, 有 关 花 粉 的 报 告 霍 华 德 在 英 格 兰 研 究 云 的 时 候, 法 国 著 名 的 进 化 论 生 物 学 家 让 - 巴 蒂 斯 特 拉 马 克 (Jean-Baptiste Lamarck) 也 在 考 虑 同 样 的 事 情, 尽 管 他 们 彼 此 不 知 道 对 方 的 工 作 虽 然 这 两 套 系 统 没 有 非 常 大 的 差 别, 但 是 拉 马 克 的 工 作

30 18 2. 鲁 克 霍 华 德 : 云 之 命 名 却 没 有 在 甚 至 他 法 国 的 同 行 科 学 家 们 中 引 起 什 么 反 响 和 霍 华 德 类 似, 拉 马 克 观 察 到 不 同 种 类 的 云 形 成 于 大 气 不 同 的 高 度, 他 把 大 气 分 成 3 层, 有 一 些 云 型 的 归 纳 也 与 霍 华 德 的 非 常 接 近 但 是, 不 同 于 霍 华 德 选 择 的 世 界 上 广 泛 接 受 的 通 用 语 言 拉 丁 语, 拉 马 克 选 择 的 是 不 那 么 通 用 的 法 语 来 命 名 云 型 霍 华 德 很 清 楚 云 的 知 识 是 气 象 学 研 究 与 理 论 中 非 常 重 要 的 部 分, 但 拉 马 克 在 1802 年 的 云 的 形 态 一 文 中, 对 这 门 学 科 的 意 义 的 辩 解 几 乎 是 防 卫 性 的 研 究 气 象 的 人 对 云 的 形 态 予 以 关 注 是 无 可 非 议 的, 除 了 每 一 朵 云 具 有 独 特 和 偶 然 的 形 态 外, 很 明 显, 它 们 还 具 有 某 些 绝 非 随 机 产 生 的 总 体 特 征, 这 些 特 征 是 在 一 些 值 得 仔 细 研 究 的 特 定 的 状 态 下 形 成 的 也 许, 拉 马 克 有 理 由 防 卫, 因 为 如 果 不 这 样 做, 他 将 会 在 法 国 被 冠 以 花 费 太 多 时 间 在 毫 无 收 获 的 气 象 学 预 测 上 的 恶 名 最 后, 拿 破 仑 当 众 粗 鲁 的 斥 责 他 应 该 做 他 的 博 物 学, 这 迫 使 他 放 弃 了 气 象 学 的 研 究 霍 华 德 的 论 文 被 时 任 哲 学 杂 志 编 辑 的 Askesian 辩 论 社 会 员 亚 历 山 大 蒂 洛 赫 (Alexander Tilloch) 听 说, 并 很 快 发 表 在 他 的 权 威 杂 志 上 而 相 反, 拉 马 克 的 研 究 则 被 一 个 包 含 很 多 占 星 气 象 学 文 章 的 杂 志 所 接 收 后 来, 一 些 学 者 提 出 了 其 他 的 云 的 分 类 系 统, 比 如 1828 年 德 国 的 海 因 里 希 达 夫 (Heinrich Dove) 和 1841 年 美 国 的 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 (Elias Loomis); 但 从 整 个 气 象 科 学 界 来 说, 只 有 霍 华 德 的 工 作 才 是 国 际 标 准 霍 华 德 的 拉 丁 语 云 名 和 他 发 展 的 分 层 方 案, 用 高 度 和 形 状 来 定 义 云 的 方 法, 在 1929 年 被 国 际 气 象 委 员 会 定 为 云 分 类 系 统 的 基 础 随 着 气 象 学 越 来 越 受 到 关 注, 对 大 气 中 水 的 各 种 存 在 形 态 的 研 究 已 经 变 成 这 个 学 科 中 有 趣 又 必 不 可 少 的 一 个 分 支, 霍 华 德 用 这 句 话 来 开 始 他 的 影 响 深 远 的 文 章 在 云 的 形 成 的 物 理 过 程 没 有 很 好 地 建 立 起 来 之 前, 霍 华 德 发 现 出 现 在 天 空 不 同 地 方 的 不 同 形 态 的 云 往 往 是 通 过 不 同 的 过 程 形 成 的 面 对 如 此 巨 大 的 理 解 这 些 ( 云 形 成 的 ) 过 程 的 困 难, 霍 华 德 的 分 类 理 论 得 以 实 现, 这 正 是 他 潜 心 研 究 的 证 明 霍 华 德 写 道, 云 有 着 明 确 的 变 化, 它 们 都 遵 循 大 气 变 化 的 一 般 成 因 : 这 些 成 因 的 演 变 发 展 是 人 眼 易 于 观 察 的, 这 就 像 是 面 部 表 情 能 体 现 一 个 人 的 心 理 和 身 体 状 况 一 样 一 个 气 象 学 家 只 有 依 赖 他 的 这 套 工 具, 他 写 道, 才 能 抓 住 大 气 仅 有 的 脉 搏 卷 云 (cirrus) 的 拉 丁 语 意 是 一 缕 头 发, 指 的 是 那 种 平 行 的 弯 曲 的 或 者 分 叉 的 在 任 何 方 向 上 都 可 以 延 展 开 的 云 积 云 (cumulus) 的 拉 丁 语

31 19 意 是 堆, 指 的 是 那 种 突 起 的 圆 锥 状 的 从 一 个 水 平 的 基 底 向 上 发 展 起 来 的 云 堆 层 云 (stratus, 拉 丁 语 ) 的 拉 丁 语 意 是 层, 指 一 种 宽 阔 地 延 展 开 的 连 续 的 水 平 的 薄 片 状 的 从 下 向 上 发 展 云 雨 云 (nimbus) 或 雨, 是 水 平 的 上 面 有 卷 云 的 侧 面 和 下 面 有 积 云 的, 一 层 正 在 下 雨 的 云 或 云 系 统 除 了 雨 云 以 外, 其 他 任 何 的 云 只 要 维 持 着 其 原 始 的 形 态, 就 不 会 下 雨, 他 写 道, 所 以 只 有 观 测 到 这 些 云 的 形 态 发 生 了 改 变, 才 能 预 报 天 气 状 况 发 生 了 改 变 霍 华 德 解 释 说 这 些 云 的 名 字 都 对 应 着 特 定 的 云 的 结 构, 每 一 种 结 构 都 有 一 个 详 细 的 专 有 的 定 义 他 希 望 它 们 能 够 成 为 世 界 语 的 一 部 分, 这 样, 不 同 国 家 的 那 些 智 者 之 间 就 可 以 不 通 过 必 须 的 翻 译 来 交 流 想 法 了 并 且, 如 果 我 们 能 够 利 用 统 一 的 模 型 术 语 和 观 测 把 这 种 交 流 发 展 地 更 加 便 利, 我 们 就 能 够 更 快 地 达 到 对 全 世 界 大 气 的 现 象 有 一 个 统 一 的 认 识, 从 而 把 这 项 科 学 推 向 一 个 更 加 完 善 的 境 地

32 20 2. 鲁 克 霍 华 德 : 云 之 命 名

33 Storm Watcher 3 詹 姆 斯 格 雷 舍 尔 飞 入 云 端 1862 年 9 月 5 日 下 午, 在 英 格 兰 云 海 上 空 明 亮 的 蓝 天 上, 黑 暗 沉 寂 的 帷 幕 正 开 始 降 临 突 然 间 科 学 家 詹 姆 斯 格 雷 舍 尔 (James Glaisher) 感 到 观 测 异 常 痛 苦 压 力 计 和 温 度 计 的 精 细 量 程 已 经 在 他 的 视 野 中 慢 慢 模 糊, 逐 渐 消 失 他 现 在 在 离 地 面 超 过 5 英 里 ( 约 8 千 米 ) 的 高 空 上, 而 且 他 乘 坐 的 气 球 还 在 不 断 上 升 他 气 喘 吁 吁 地 喊 他 的 飞 行 员 亨 利 葛 士 维 (Henry Coxwell) 来 帮 忙 读 仪 器 但 他 失 望 地 看 到 葛 士 维 已 经 爬 上 了 气 球 吊 篮 上 面 的 套 环 去 调 整 传 动 装 置 格 雷 舍 尔 的 胳 膊 变 得 软 弱 无 力 接 着 他 的 腿 也 向 下 伸 展, 倒 在 了 车 厢 边 缘 他 已 经 连 话 都 说 不 出 来 他 的 头 垂 在 肩 上 昏 了 过 去 让 格 雷 舍 尔 陷 入 困 境 的 这 次 气 球 飞 行 的 目 的, 是 观 测 高 层 大 气 的 温 度 气 压 露 点 特 征, 这 是 以 前 的 气 象 学 家 们 无 法 到 达 的 领 域 在 有 科 学 家 愿 意 冒 险 升 空 之 前, 最 接 近 高 空 的 研 究 也 就 只 有 偶 尔 从 高 山 顶 部 做 的 观 测 了 终 于 有 一 种 飞 行 器 了, 终 于 有 人 愿 意 冒 生 命 危 险 去 到 达 自 由 大 气 的 高 度, 去 做 观 测 给 人 们 展 示 大 气 结 构 的 真 实 图 像 科 学 家 们 对 此 给 予 了 很 高 的 期 望 尽 管 早 在 1783 年 法 国 就 出 现 了 载 人 气 球 飞 行 器, 但 其 在 科 学 上 的 应 21

34 22 3. 詹 姆 斯 格 雷 舍 尔 : 飞 入 云 端 用 却 进 展 地 十 分 缓 慢 本 杰 明 富 兰 克 林 (Benjamin Franklin),77 岁 的 美 国 大 使 来 到 法 国, 亲 眼 见 证 了 1783 年 八 月 的 那 个 下 午 第 一 只 无 人 氢 气 球 在 巴 黎 升 空 的 景 象 这 个 设 备 能 有 什 么 用 呢? 一 个 怀 疑 论 者 问 道 那 一 个 新 生 婴 儿 有 什 么 用 呢? 富 兰 克 林 回 答 说 这 个 设 备 对 于 气 象 学 的 价 值, 很 快 被 从 事 这 个 学 科 的 为 数 不 多 的 人 所 发 现 物 理 学 家 雅 克 查 尔 斯 (Jacques Charles), 也 就 是 发 明 气 球 的 人, 在 1783 年 第 一 次 升 空 飞 行 中 带 上 了 温 度 计 和 气 压 计 美 国 医 师 约 翰 杰 弗 里 斯 (John Jeffries) 在 1784 年 法 国 的 升 空 实 验 中 获 得 了 温 度 读 数 和 空 气 样 本 还 有 化 学 家 约 瑟 夫 - 路 易 盖 - 吕 萨 克 (Joseph-Louis Gay-Lussac) 和 物 理 学 家 让 - 巴 蒂 斯 特 毕 奥 (Jean-Baptiste Biot) 在 1804 年 做 了 一 些 科 学 飞 行 实 验 但 大 部 分 的 气 球 飞 行 员 只 对 高 层 大 气 中 会 影 响 他 们 升 空 过 程 的 温 度 和 风 变 量 感 兴 趣 无 论 科 学 观 测 多 么 有 价 值, 大 部 分 气 球 和 气 球 飞 行 员 只 是 为 精 彩 表 演 而 受 雇 升 空, 在 大 型 公 众 事 件 中 娱 乐 大 众 几 十 年 过 去 后, 这 个 新 生 儿 才 真 正 成 熟 起 来 成 为 科 学 工 具 但 载 人 气 球 升 空 昂 贵 且 不 可 预 测, 很 少 科 学 家 会 为 了 这 么 个 发 明 物 赌 上 性 命 直 到 十 九 世 纪 中 叶, 这 个 设 备 才 真 正 用 于 科 学 工 作 英 国 科 学 促 进 会 在 1852 年 资 助 了 一 些 飞 行 试 验, 当 时 裘 园 (Kew) 气 象 台 的 负 责 人 约 翰 威 尔 士 (John Welsh) 获 得 了 20,000 英 尺 ( 约 6 千 米 ) 高 空 的 温 度 和 湿 度 的 测 量 记 录 现 在 促 进 会 资 助 格 雷 舍 尔 和 葛 士 维, 研 究 一 系 列 关 于 高 层 大 气 的 问 题 然 而 在 1862 年 9 月 5 日 的 下 午 1:57, 一 次 专 用 于 气 象 学 研 究 的 气 球 升 空 犯 了 一 个 严 重 的 错 误 就 在 一 瞬 间, 强 烈 的 黑 暗 吞 噬 了 我 格 雷 舍 尔 回 忆 道, 但 几 秒 钟 后 他 恢 复 了 清 醒 我 觉 得 我 已 经 窒 息 了, 我 不 能 再 这 样 下 去, 如 果 我 们 不 迅 速 降 落 就 必 死 无 疑 他 所 看 到 的 最 后 的 气 压 表 读 数 是 9.75 英 寸 (24.8 厘 米 ) 水 银 柱 根 据 格 雷 舍 尔 估 计, 他 们 已 经 达 到 了 29,000 英 尺 ( 约 8.8 千 米 ) 的 高 空, 比 以 前 任 何 人 到 达 的 高 度 都 要 高 看 不 见 动 不 了 也 说 不 出 话, 这 位 53 岁 的 气 象 学 家 失 去 了 意 识 正 如 他 猜 测 的 一 样, 他 的 身 体 严 重 缺 氧 但 最 危 险 的 是, 那 时 气 球 飞 行 员 葛 士 维 完 全 没 有 意 识 到 格 雷 舍 尔 的 绝 望 处 境

35 23 当 时 葛 士 维 正 爬 到 气 球 的 传 动 装 置 上, 坐 在 套 环 上 处 理 一 个 严 重 的 机 械 故 障 从 格 雷 舍 尔 和 葛 士 维 下 午 1:03 在 伍 尔 弗 汉 普 顿 附 近 离 开 地 面 开 始, 气 球 就 一 直 像 一 个 陀 螺 一 样 在 旋 转 这 种 持 续 的 旋 转 导 致 连 接 气 阀 遮 板 的 拉 索 缠 在 了 传 动 装 置 上 如 果 葛 士 维 打 不 开 气 阀, 气 球 就 会 一 直 完 全 不 受 控 制 地 旋 转 和 上 升 到 寂 静 的 越 来 越 冷 空 气 越 来 越 稀 薄 的 大 气 上 层 去 为 了 更 好 的 操 纵 沙 袋, 葛 士 维 脱 下 了 厚 厚 的 手 套 当 我 裸 露 的 双 手 放 在 温 度 和 空 气 一 样 冷 的 套 环 上 休 息 时, 我 发 现 我 的 手 已 经 冻 伤 了 气 球 的 颈 部 已 经 结 了 一 层 霜, 空 气 刺 骨 的 寒 冷 等 到 气 阀 拉 索 终 于 解 开 时, 他 的 手 已 经 完 全 不 听 使 唤 了 葛 士 维 把 他 的 手 臂 撑 在 套 环 上, 身 体 降 到 柳 条 吊 篮 里, 把 气 阀 拉 索 一 起 带 下 来 他 的 呼 吸 变 得 非 常 深 而 急 促, 他 对 格 雷 舍 尔 说 话, 这 才 注 意 到 这 位 科 学 家 的 危 险 状 况 现 在 葛 士 维 感 觉 自 己 开 始 慢 慢 失 去 意 识 他 的 手 是 麻 木 的, 已 经 冻 成 了 黑 色 他 的 手 臂 和 双 腿 都 已 经 不 听 使 唤 葛 士 维 用 尽 了 他 最 后 的 力 气, 他 用 牙 齿 咬 住 气 阀 拉 索, 一 点 一 点 地 勾 着 头 往 下 拉 最 后 氢 气 终 于 开 始 释 放, 气 球 开 始 降 落 葛 士 维 回 忆 说 : 我 看 看 周 围, 希 望 可 以 帮 助 一 下 格 雷 舍 尔 先 生, 但 仪 器 桌 挡 住 了 道, 而 我 的 手 不 能 动 了, 无 法 从 桌 子 下 爬 过 去 我 当 时 最 后 的 希 望 就 是 努 力 回 到 暖 一 点 的 气 层 中 去 恢 复 身 体 他 再 次 用 力 拉 着 气 阀 拉 索 随 着 气 球 嗖 的 一 声 往 下 落, 他 觉 得 有 点 力 气 了, 然 后 他 大 声 喊 格 雷 舍 尔 我 永 远 忘 不 了 那 痛 苦 的 时 刻, 听 不 到 格 雷 舍 尔 先 生 的 回 应, 不 知 道 他 的 命 运 会 怎 样 葛 士 维 后 来 写 道 最 后 格 雷 舍 尔 喘 了 一 口 气 赶 快 醒 来! 醒 醒! 格 雷 舍 尔 还 记 得 听 到 他 的 飞 行 员 把 他 从 死 睡 中 唤 醒 格 雷 舍 尔 朦 胧 中 看 到 了 那 些 仪 器, 接 着 看 到 了 葛 士 维, 然 后 突 然 间 他 就 醒 了 过 来 葛 士 维 还 记 得 当 时 格 雷 舍 尔 刚 醒 来 时 困 惑 的 表 情, 但 他 马 上 就 明 白 是 怎 么 回 事 了 我 刚 才 昏 迷 了, 格 雷 舍 尔 说 葛 士 维 回 答 : 是 的, 我 差 点 也 昏 迷 了

36 24 3. 詹 姆 斯 格 雷 舍 尔 : 飞 入 云 端 格 雷 舍 尔 倒 了 一 些 白 兰 地 在 葛 士 维 黑 色 的 手 上, 然 后 拿 起 一 支 铅 笔, 继 续 他 的 观 测, 还 说 昏 迷 后 没 什 么 影 响 科 学 家 后 来 计 算 出 来, 当 他 昏 迷 不 醒 的 时 候, 气 球 已 经 达 到 了 37,000 英 尺 高 度, 就 是 大 约 7 英 里 (11 千 米 ) 高, 比 之 前 任 何 人 到 达 的 高 度 都 要 高 最 后 气 球 降 落 在 了 一 片 草 地 上, 格 雷 舍 尔 走 了 7 英 里 多 (11 千 米 ) 的 路 去 最 近 的 火 车 站 寻 求 帮 助 后 来 伦 敦 的 泰 晤 士 报 大 肆 报 道 了 这 件 事 通 讯 记 者 在 9 月 11 日 写 道 : 我 们 经 历 了 一 次 世 界 上 未 曾 听 过 或 者 想 到 过 的 升 空 有 两 个 人 比 任 何 种 族 的 人 都 离 月 亮 和 星 星 近 好 几 英 里 报 纸 还 写 道, 这 次 飞 行 被 列 入 战 争 政 治 或 发 明 史 上 的 重 要 时 刻 但 是 这 次 壮 举 太 鲁 莽, 几 乎 送 掉 了 他 们 的 性 命 格 雷 舍 尔 在 1862 年 年 做 了 28 次 飞 行 实 验, 尽 管 他 再 也 不 会 飞 得 那 么 高 他 的 观 测 结 果 很 有 价 值, 最 著 名 的 是 验 证 了 盖 - 吕 萨 克 在 1804 年 提 出 的 定 律, 即 高 度 每 上 升 300 英 尺 (91 米 ), 温 度 就 下 降 一 度, 以 及 大 气 组 分 在 任 何 高 度 下 都 是 恒 定 的 然 而 更 一 般 的 说, 他 勇 敢 探 险 的 结 果 一 定 让 人 们 对 科 学 气 球 探 测 的 过 高 期 望 落 空 了 对 于 法 国 人 卡 米 尔 弗 莱 马 里 恩 (Camille Flammarion), 一 个 升 空 过 好 几 次 的 老 手 而 言, 第 一 眼 看 见 载 人 气 球 飞 行 器 就 激 发 了 一 个 华 丽 的 梦 想, 期 望 彻 底 揭 开 大 气 神 秘 的 面 纱 大 气 的 秘 密 将 会 被 揭 晓, 大 气 的 运 动 将 会 被 计 算 测 量 精 确 地 预 测, 就 像 天 文 学 家 能 精 确 计 算 天 体 轨 迹 一 样 ; 而 人 们 一 旦 掌 握 地 球 上 的 这 种 机 制, 就 能 够 像 预 测 日 蚀 一 样 准 确 地 预 测 雨 水 和 风 暴, 干 旱 和 高 温, 丰 产 和 饥 荒, 这 样 就 能 保 证 永 远 肥 沃 的 土 地 像 格 雷 舍 尔 一 样, 弗 莱 马 里 恩 从 天 文 学 联 系 到 气 象 学, 他 责 备 科 学 家 们 没 有 实 现 这 个 梦 想 还 不 止 这 样 他 问 道, 行 星 科 学 家 们 能 预 测 出 两 个 世 纪 后 的 日 蚀, 而 我 们 连 明 天 可 能 是 什 么 天 气 都 无 法 断 定 然 而 科 学 的 历 史 告 诉 我 们, 科 学 家 对 气 象 学 研 究 从 来 没 有 像 对 天 文 学 那 样 投 入 那 么 多 精 力 和 关 注 早 些 年 格 雷 舍 尔 曾 经 写 过, 他 希 望 气 象 学 到 时 候 能 与 科 学 之 首 天 文 学 竞 争 如 同 许 多 新 发 明 的 科 学 仪 器 一 样, 气 球 所 引 发 人 们 思 考 的 疑 问 比 它 能 提 供 的 答 案 更 多 格 雷 舍 尔 对 高 层 大 气 的 研 究 展 现 了 远 比 当 时 大 多 数 研 究 者 想 象 的 更 复 杂 更 不 可 预 测 的 大 气 层 这 个 新 工 具 没 有 验 证 旧 的 定 律,

37 图 3.1: 詹 姆 斯 格 雷 舍 尔 的 肖 像 25

38 26 3. 詹 姆 斯 格 雷 舍 尔 : 飞 入 云 端 而 是 出 乎 意 料 的 展 现 了 一 个 新 的 复 杂 层 面, 需 要 新 的 理 论 来 解 释 盖 - 吕 萨 克 对 温 度 随 高 度 递 减 率 的 估 计 仅 在 最 一 般 情 况 下 成 立, 比 如 说 气 球 飞 行 员 会 时 常 遇 到 明 显 有 很 不 一 样 的 温 度 湿 度 风 向 的 气 层 有 时 仅 仅 离 地 面 500 英 尺 (152 米 ) 高, 风 向 就 可 能 与 地 面 完 全 反 向 而 且 上 层 不 同 高 度 的 空 气 经 常 比 地 面 附 近 的 空 气 还 暖 和 做 气 球 飞 行 实 验 的 科 学 家 也 经 常 遇 到 仪 器 上 的 超 出 他 们 预 期 的 实 际 困 难 在 十 九 世 纪 50 年 代, 威 尔 士 发 现 了 一 个 温 度 测 量 的 问 题, 因 为 气 球 上 升 时 携 带 了 一 定 量 的 低 层 大 气 的 空 气 他 配 了 一 个 抽 吸 器, 一 个 能 把 周 围 环 境 的 空 气 吸 进 温 度 计 的 风 箱, 这 个 方 法 似 乎 挺 有 效, 但 遇 到 极 低 的 温 度 时 就 不 管 用 了 格 雷 舍 尔 面 对 摆 在 他 面 前 桌 上 的 22 个 设 备 很 是 小 心 翼 翼, 那 些 都 是 他 的 仪 器 工 具 箱 的 一 部 分, 但 他 经 常 感 到 处 理 数 据 很 困 难 举 个 例 子, 后 来 的 观 测 员 认 为 格 雷 舍 尔 没 有 采 取 足 够 的 预 防 措 施 来 消 除 太 阳 直 接 辐 射 对 温 度 计 的 影 响 读 风 速 数 据 时 常 常 令 人 惊 讶, 这 个 大 气 的 关 键 性 质 对 于 随 风 自 由 飞 行 的 气 球 本 身 就 很 难 进 行 测 量, 因 为 它 们 是 随 着 气 流 移 动 的 所 以 经 常 有 异 常 的 意 外 的 无 法 解 释 的 读 数 有 一 些 是 由 于 气 球 上 升 或 者 下 降 穿 越 气 层 的 速 度 太 快, 以 至 于 仪 器 无 法 作 出 有 效 的 响 应 在 10, 000 英 尺 (3048 米 ) 处 上 升 时 的 温 度 读 数 可 能 比 同 一 高 度 处 下 降 时 的 温 度 读 数 高 得 多 由 于 自 由 飞 行 的 气 球 往 往 在 低 层 大 气 范 围 内 上 升 得 非 常 快, 气 球 很 难 得 到 这 些 气 层 的 读 数, 而 这 些 气 层 正 是 很 多 天 气 状 况 形 成 的 地 方 格 雷 舍 尔 和 其 他 人 尝 试 用 把 气 球 栓 在 地 面 的 方 法 来 克 服 这 个 困 难, 做 了 一 系 列 近 地 飞 行 实 验 这 些 飞 行 越 来 越 吸 引 公 众 的 注 意, 于 是 这 个 勇 敢 的 气 球 飞 行 员 英 国 科 学 家 格 雷 舍 尔 的 名 气 越 来 越 大 1869 年 在 他 飞 行 生 涯 的 最 后 阶 段, 格 雷 舍 尔 在 英 格 兰 各 地 做 了 一 系 列 演 讲 然 而 他 的 老 板, 在 格 林 威 治 皇 家 天 文 台 的 乔 治 艾 里 (George Airy), 是 个 古 板 的 维 多 利 亚 时 代 的 皇 家 天 文 学 家, 并 不 喜 欢 格 雷 舍 尔 受 大 众 欢 迎 艾 里 对 任 何 形 式 的 轰 动 都 很 反 感, 而 且 他 认 为 气 象 学 并 不 重 要 艾 里 是 当 时 众 多 认 为 气 象 学 缺 乏 理 论 而 不 可 信 的 天 文 学 家 之 一 格 雷 舍 尔 却 常 常 强 烈 地 感 觉 到 气 象 学 研 究 的 重 要 性, 并 敢 于 从 事 自 己 的 研 究 在 性 格 上, 两 个 人 都 意 志 坚 强 自 大 而 专 横 在 几 年 的 气 球 飞 行 后, 因 与 艾 里 在 一 个 小 问 题 上 的 分 歧, 格 雷 舍 尔 辞 去 了 他 34 年 作 为 观 测 台 磁 性 与 气 象 部 门 负 责 人 的 职 位 就 像 他 和 艾 里 相 处 的 情 况 一 样, 格 雷

39 27 舍 尔 与 葛 士 维 在 1864 年 夏 天 由 于 一 些 分 歧 而 分 道 扬 镳 了 最 近, 格 雷 舍 尔 的 一 个 后 裔 朱 利 安 亨 特 (Julian L.Hunt) 这 样 描 述 他 的 祖 父 : 他 是 一 个 永 不 妥 协 固 执 己 见, 并 不 总 是 心 平 气 和 的 看 待 事 情 的 人 在 路 易 - 拿 破 仑 (Louis-Napoléon) 的 统 治 衰 退 的 时 候, 格 雷 舍 尔 是 一 个 忠 诚 的 帝 国 主 义 者, 他 讨 厌 他 的 法 国 同 事 的 共 和 主 义 倾 向 他 自 己 出 身 卑 微, 受 过 的 正 规 教 育 很 少, 他 却 看 不 起 那 些 在 他 职 业 和 个 人 生 活 中 有 相 似 背 景 的 人 他 在 工 作 和 人 际 关 系 上 都 是 有 强 迫 性 的, 亨 特 在 1996 年 的 皇 家 天 文 协 会 季 刊 上 写 道 你 不 得 不 承 认, 就 其 社 会 关 系 和 家 庭 生 活 来 看, 格 雷 舍 尔 似 乎 是 一 个 最 势 力 的 人 在 1868 年, 格 雷 舍 尔 的 女 儿 塞 西 莉 亚 (Cecilia) 嫁 给 了 一 个 医 学 学 生 弗 雷 德 里 克 亨 特 (Frederick Hunt), 尽 管 格 雷 舍 尔 并 不 喜 欢 亨 特 的 家 庭 背 景 亨 特 写 道 : 格 雷 舍 尔 夫 人 接 受 了, 于 是 格 雷 舍 尔 对 他 妻 子 和 女 儿 慢 慢 变 得 冷 淡, 一 直 到 最 后 关 系 都 没 有 改 善 尽 管 如 此, 格 雷 舍 尔 仍 是 一 位 坚 定 的 为 气 象 学 做 出 开 创 性 贡 献 的 科 学 家, 包 括 19 世 纪 50 年 代 在 英 国 小 岛 上 建 立 一 个 志 愿 者 观 测 网 络, 这 个 组 织 为 19 世 纪 60 年 代 罗 伯 特 费 兹 罗 伊 (Robert FitzRoy) 开 创 的 风 暴 预 警 系 统 奠 定 了 基 础 他 为 了 寻 找 计 算 露 水 形 成 的 方 法, 甚 至 一 整 晚 躺 在 冰 冷 的 草 地 上, 这 让 他 得 了 困 扰 他 很 多 年 的 风 湿 病 在 人 们 还 没 发 现 细 菌 的 年 代, 他 为 了 弄 清 在 1854 年 霍 乱 爆 发 中 天 气 条 件 是 否 扮 演 了 重 要 角 色, 研 究 了 伦 敦 的 气 象 状 况 他 帮 助 发 展 了 数 学 上 的 因 子 表, 这 被 科 学 家 应 用 了 很 多 年 格 雷 舍 尔 最 著 名 的 是 那 些 非 凡 的 气 球 飞 行, 尽 管 这 些 气 球 飞 行 充 满 了 戏 剧 性 和 勇 气, 但 格 雷 舍 尔 并 没 有 因 此 实 现 任 何 实 际 性 的 科 学 突 破 自 从 1881 年 议 员 沃 尔 特 鲍 威 尔 (Walter Powell) 乘 坐 气 球 在 海 上 失 踪 后, 英 国 科 学 促 进 会 对 于 载 人 气 球 的 兴 趣 逐 渐 淡 化 但 是 那 个 年 代 的 载 人 气 球 为 19 世 纪 90 年 代 无 人 气 球 的 发 展 指 引 了 方 向, 后 来 无 人 气 球 在 气 象 学 上 有 很 长 时 间 的 重 要 应 用 在 世 纪 之 交, 法 国 气 象 学 家 莱 昂 - 菲 利 普 的 波 尔 特 (Léon-Philippe Teisserenc de Bort) 利 用 无 人 气 球 发 现 了 温 度 相 对 一 致 的 平 流 层, 格 雷 舍 尔 在 1862 年 肯 定 很 接 近 那 儿 了 这 层 新 发 现 的 大 气 自 然 地 为 地 球 大 气 是 一 个 不 同 密 度 组 成 的 同 心 流 体 层 系 统 这 一 理 论 提 供 了 很 有 份 量 的 证 据, 这 个 理 论 最 终 成 为 现 代 地 球 物 理 科 学 的 基 本 原 理 这 也 引 导 了 另 外 一 位 气 象 学 家, 德 国 人 阿 尔 弗 雷 德 韦 格 纳 (Alfred Wegener) 发 现 了 大 陆

40 28 3. 詹 姆 斯 格 雷 舍 尔 : 飞 入 云 端 漂 移 学 说 这 一 地 质 学 原 理 也 正 是 无 人 气 球 第 一 次 发 现 了 臭 氧 损 耗 而 且 现 在 无 人 气 球 仍 然 是 对 现 代 天 气 预 报 必 要 的 每 日 高 层 大 气 观 测 的 主 要 工 具

41 Part II 美 国 的 风 暴 29

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43 Storm Watcher 4 威 廉 瑞 德 菲 尔 德 沿 着 风 暴 的 痕 迹 1821 年 9 月 3 日 晚, 海 水 落 潮 时, 一 场 罕 见 的 飓 风 横 扫 纽 约 市 在 一 个 小 时 之 内, 海 平 面 上 升 了 13 英 尺, 海 水 淹 没 了 码 头 有 人 看 到 从 东 河 (East River) 拍 打 出 的 海 浪 已 经 跨 过 地 势 较 低 的 曼 哈 顿, 与 哈 德 逊 河 (Hudson River) 的 海 浪 相 接 台 风 眼 沿 着 海 岸 线 扫 过 长 岛 (Long Island), 后 掠 过 康 涅 狄 格 州 马 塞 诸 塞 州 和 罗 德 岛 等 地 狂 风 裹 挟 着 暴 雨, 折 断 了 很 多 乡 间 的 树 木 整 个 纽 约 城 从 未 经 历 过 有 如 此 大 破 坏 力 的 风 暴 在 沿 海 的 其 他 地 方, 飓 风 将 大 量 垃 圾 裹 挟 至 切 萨 匹 克 湾 (Chesapeake Bay) 的 地 势 较 低 的 农 田 里 飓 风 还 席 卷 了 费 城, 在 城 市 中 造 成 很 大 破 坏 其 中 破 坏 最 严 重 的 是 北 卡 罗 莱 纳 对 外 银 行 (Outer Banks of North Carolina) 和 弗 吉 尼 亚 州 诺 福 克 (Norfolk) 海 港 这 场 飓 风 因 此 得 名 1821 年 诺 福 克 和 长 岛 大 飓 风, 但 这 个 名 字 也 是 后 来 的 叫 法 在 19 世 纪 初, 风 暴 常 常 有 很 多 名 字, 而 且 彼 此 可 以 互 用 长 久 以 来, 人 们 并 不 了 解 隐 藏 在 这 些 天 气 谜 团 背 后 的 各 个 风 暴 的 不 同 特 征 尽 管 每 个 人 都 知 道 风 暴 与 风 暴 并 不 相 同, 但 除 了 季 节 特 征 之 外, 没 人 还 能 准 确 地 说 出 风 暴 是 什 么, 风 暴 就 是 风 暴 在 那 个 时 代, 人 们 并 不 清 楚 风 暴 有 明 确 的 结 构 独 特 的 形 状 彼 此 不 同 的 类 别 以 及 风 向 变 化 的 规 律 31

44 32 4. 威 廉 瑞 德 菲 尔 德 : 沿 着 风 暴 的 痕 迹 19 世 纪 初, 新 一 代 美 国 人 燃 起 了 激 情, 打 算 证 实 多 年 前 本 杰 明 富 兰 克 林 留 下 的 想 法 : 风 暴 是 有 结 构 的 ; 风 暴 是 有 特 定 运 动 方 向 的 似 乎 只 有 美 国 人 开 始 考 虑 这 一 问 题, 因 为 只 有 美 国 人 才 遭 到 如 此 猛 烈 的 强 风 袭 击, 他 们 向 上 帝 祈 祷 让 家 人 和 房 屋 免 受 死 亡 和 毁 坏 的 威 胁 这 开 启 了 一 个 卓 有 成 效 的 开 展 天 气 研 究 的 黄 金 时 代, 以 它 本 身 自 然 的 方 式 如 果 抛 开 其 它 所 有 细 枝 末 节, 美 国 年 轻 的 气 象 科 学 其 实 只 关 注 一 个 问 题, 那 就 是 : 风 暴 是 什 么? 1821 年 9 月 超 强 风 事 件, 这 是 最 初 的 叫 法, 在 其 之 后 的 几 十 年 在 科 学 界 引 起 的 关 注 远 超 过 其 他 风 暴 它 引 起 了 大 西 洋 两 岸 的 学 者 多 年 的 激 烈 讨 论 使 这 次 超 强 风 事 件 成 为 热 门 话 题 的 原 因, 并 非 因 其 破 坏 力 巨 大, 也 不 是 因 为 它 击 中 了 纽 约 市, 而 是 因 为 在 这 个 事 件 背 后, 有 一 个 人 独 自 对 它 的 后 果 做 了 细 致 的 观 察, 以 及 这 些 观 察 结 果 对 于 天 气 科 学 的 意 义 这 个 人 就 是 身 兼 制 作 马 鞍 和 挽 具 的 穷 苦 学 徒 乡 村 小 贩 发 明 家 航 海 工 程 师 纽 约 运 输 公 司 商 人 等 多 种 身 份 的 威 廉 瑞 德 菲 尔 德 (William C. Redfield), 他 是 一 个 智 慧 超 群 和 工 作 勤 勉 的 奇 才 他 并 不 是 气 象 学 家, 但 他 对 理 解 天 气 现 象 作 出 了 卓 越 的 贡 献 ; 他 也 未 曾 接 受 过 任 何 系 统 的 科 学 训 练, 但 他 作 为 美 国 第 一 个 发 现 三 叠 纪 ( 恐 龙 时 代 ) 鱼 类 化 石 的 专 家, 在 古 生 物 学 界 也 颇 有 建 树 以 至 于 在 1848 年, 他 成 为 了 美 国 科 学 促 进 会 (the American Association for the Advancement of Science, 简 写 AAAS) 的 首 任 院 长 在 1821 年 大 风 暴 刚 过 去 不 久 之 后, 瑞 德 菲 尔 德 在 一 次 穿 越 新 英 格 兰 地 区 (New England: 美 国 东 北 部 地 区 的 统 称 ) 的 旅 行 中, 无 意 间 观 察 到 路 边 被 风 破 坏 的 树 林 和 农 田 的 有 趣 细 节 这 些 细 节 当 然 所 有 人 都 能 看 得 到, 但 并 不 是 每 个 人 都 会 注 意 这 些 风 暴 过 后 留 下 的 残 骸 在 这 些 表 面 上 看 起 来 混 乱 的 残 骸 中,9 月 3 日 被 风 刮 倒 的 树 木 所 倾 倒 的 方 向 却 有 着 大 尺 度 的 一 致 性 特 征 在 他 的 家 乡, 康 涅 狄 格 州 的 中 城 (Middletown, Connecticut), 所 有 倒 伏 的 树 几 乎 都 倒 向 一 个 方 向 : 西 北 方 向 ; 而 在 不 到 70 英 里 远 的 马 塞 诸 塞 州 西 部, 树 木 却 倒 向 完 全 相 反 的 方 向 : 东 南 方 向 只 有 那 些 头 脑 无 比 敏 锐 且 没 有 定 式 思 维 的 人 才 有 可 能 看 出 这 关 键 的 一 点 : 残 骸 的 分 布 特 征 在 某 种 程 度 上 就 是 风 暴 形 状 的 印 记 在 瑞 德 菲 尔 德 的 眼 中, 一 个 谜 团 正 在 揭 开, 就 好 像 发 现 了 一 些 夜 间 出 没 的 江 洋 大 盗 终 于 留 下 的 一 串 清 晰 的 脚 印 一 样 瑞 德 菲 尔 德 预 想, 这 是 一 个 水 平 尺 度 很 大 的 发 展 中 的 涡 旋 风 场 造 成 的 后 果, 狂 暴 的 气 流 围 绕 中 心 轴 做 逆 时 针 旋 转, 而 其 中 心

45 33 又 随 盛 行 风 从 西 南 向 东 北 移 动 不 论 瑞 德 菲 尔 德 所 发 现 的 是 多 么 的 重 要, 他 的 老 朋 友, 耶 鲁 学 院 (Yale College) 的 教 授 丹 尼 森 奥 姆 斯 特 德 (Denison Olmsted) 后 来 说 道, 他 的 发 现 在 当 时 无 法 为 公 众 所 知 事 实 上,10 年 之 后 大 家 才 知 道 他 的 发 现 在 所 有 他 在 乎 的 事 情 中, 奥 姆 斯 特 德 教 授 说, 这 个 发 现 是 他 一 直 很 珍 视 的 他 保 持 了 一 贯 的 对 自 然 现 象 的 学 习 热 情, 每 每 有 一 些 对 自 然 的 新 发 现, 都 会 让 他 充 满 荣 誉 感 在 他 心 中, 没 有 什 么 比 通 过 发 展 一 套 完 整 理 论 从 而 使 他 成 为 那 个 时 代 中 有 影 响 力 的 哲 学 家 更 重 要 的 了 瑞 德 菲 尔 德 于 1789 年 生 于 康 涅 狄 格 州 的 中 城 (Middletown) 他 的 父 亲 皮 莱 格 瑞 德 菲 尔 德 (Peleg Redfield) 是 一 名 水 手, 但 是 在 威 廉 13 岁 时 就 不 幸 死 于 海 难 他 的 母 亲 名 叫 伊 丽 莎 白 瑞 德 菲 尔 德 (Elizabeth Pratt Redfield), 一 名 传 记 作 家 这 样 描 述 他 的 母 亲 : 一 名 具 有 极 高 思 想 造 诣 的 女 性 作 为 家 中 六 个 孩 子 中 的 长 子, 瑞 德 菲 尔 德 14 岁 就 去 做 学 徒, 学 习 制 作 马 鞍 以 及 各 种 马 具 他 的 母 亲 后 来 再 婚, 于 1806 年 嫁 到 俄 亥 俄 州 瑞 德 菲 尔 德 留 在 了 中 城, 学 习 如 何 做 贸 易 ( 其 间 他 开 始 使 用 字 母 C 作 为 他 的 中 名, 以 区 别 同 一 地 区 另 外 两 个 同 名 的 威 廉 瑞 德 菲 尔 德, 他 后 来 开 玩 笑 说, 之 所 以 用 C 只 是 为 了 省 事, 取 Convenience 之 意 ) 1810 年, 当 瑞 德 菲 尔 德 完 成 了 他 的 学 徒 生 涯 时, 他 开 始 步 行 去 俄 亥 俄 州 看 望 他 的 母 亲 这 是 一 次 长 达 700 多 英 里 的 长 途 旅 行! 他 走 了 27 天, 穿 过 无 数 茂 密 的 森 林, 走 过 无 数 人 迹 罕 至 的 道 路 瑞 德 菲 尔 德 和 另 外 两 个 旅 行 同 伴, 沿 着 伊 利 湖 (Lake Erie: 美 国 北 部 大 湖 区 东 南 角 的 一 个 湖 ) 的 湖 岸 一 路 走 去, 平 均 每 天 要 走 32 英 里, 穿 过 纽 约 州 的 奥 尔 巴 尼 (Albany) 时, 这 几 个 年 轻 人 还 碰 巧 看 到 了 罗 伯 特 富 尔 顿 (Robert Fulton) 1 发 明 的 第 一 艘 蒸 汽 船, 一 艘 在 哈 德 逊 河 (Hudson River) 上 行 驶 的 名 为 北 河 号 (North River) 的 舷 侧 明 轮 船 瑞 德 菲 尔 德 还 专 门 写 了 一 篇 日 记 记 录 了 那 些 天 的 事 情 以 及 沿 途 的 风 景 这 次 长 途 旅 行, 激 发 了 瑞 德 菲 尔 德 对 交 通 工 具 长 达 一 生 的 兴 趣 基 于 这 次 旅 行 的 经 验, 他 在 几 年 后 建 议 在 哈 德 逊 河 与 密 西 西 比 河 之 间 修 建 铁 路 的 路 线 1811 年, 瑞 德 菲 尔 德 回 到 了 中 城 在 之 后 的 10 年 里, 他 做 制 作 马 鞍 和 1 美 国 蒸 汽 机 发 明 家, 是 工 业 革 命 的 旗 手 之 一

46 34 4. 威 廉 瑞 德 菲 尔 德 : 沿 着 风 暴 的 痕 迹 图 4.1: 威 廉 瑞 德 菲 尔 德 的 肖 像

47 35 各 种 马 具 的 生 意 并 且 开 了 一 个 小 商 店 1814 年, 他 迎 娶 了 阿 比 盖 威 尔 考 克 斯 (Abigail Wilcox), 他 们 共 育 有 三 个 儿 子, 但 第 三 个 孩 子 于 1819 年 出 生 时 就 夭 折 了 更 不 幸 的 是, 这 之 后 不 久, 阿 比 盖 就 因 为 生 育 时 留 下 的 后 遗 症 而 去 世 1820 年, 瑞 德 菲 尔 德 再 婚, 迎 娶 了 他 第 一 任 太 太 的 表 妹 露 茜 威 尔 考 克 斯 (Lucy Wilcox), 但 一 年 之 后, 露 茜 就 在 生 产 时 与 腹 中 的 孩 子 一 起 死 去, 露 茜 去 世 的 那 一 天 是 1821 年 9 月 14 日, 即 大 风 暴 之 后 不 久 本 文 前 面 提 到 的 他 在 大 风 暴 之 后 的 旅 行, 就 是 他 与 他 的 长 子, 当 时 还 是 个 小 孩 子, 从 康 涅 狄 格 州 郊 区 去 往 马 塞 诸 塞 州, 就 是 从 中 城 自 己 家 到 露 茜 的 娘 家 去 不 能 不 说, 正 是 这 次 个 人 悲 剧, 把 他 和 他 的 伟 大 发 现 联 系 在 了 一 起 很 少 有 人 能 展 现 出 如 他 一 般 对 知 识 与 生 俱 来 的 热 爱, 奥 姆 斯 特 德 这 样 评 价 瑞 德 菲 尔 德 而 实 际 上, 瑞 德 菲 尔 德 的 正 规 教 育 只 到 小 学 水 平 瑞 德 菲 尔 德 是 在 同 样 居 住 在 中 城 的 一 位 物 理 学 家 所 开 办 的 私 立 图 书 馆 里 学 习 科 学 的, 另 外, 在 很 大 程 度 上 他 还 受 了 友 好 协 会 (Friendly Association) 的 影 响, 那 是 一 个 他 参 与 组 织 的 辩 论 协 会 奥 姆 斯 特 德 认 为, 瑞 德 菲 尔 德 一 生 的 科 学 知 识 都 来 自 于 在 别 人 休 息 时 他 挤 出 的 时 间 这 些 知 识 是 一 个 学 徒 从 火 堆 旁 的 点 滴 微 光 中 得 来 的, 也 是 一 个 多 灾 多 难 的 年 轻 家 庭 中 的 父 亲 经 历 了 巨 大 的 丧 亲 之 痛 后 获 得 的, 还 是 一 位 成 功 的 纽 约 运 输 公 司 的 经 理 在 忙 完 一 天 的 生 意 之 后 学 到 的 瑞 德 菲 尔 德 开 始 对 航 海 感 兴 趣 要 追 溯 到 1820 年, 当 时 一 个 乡 下 的 年 轻 人, 富 兰 克 林 凯 尔 西 (Franklin Kelsey), 发 明 一 种 可 以 推 动 小 船 的 新 型 蒸 汽 引 擎 首 航 很 成 功, 这 开 启 了 瑞 德 菲 尔 德 航 海 工 程 师 的 职 业 生 涯 到 1822 年, 他 已 在 康 涅 狄 格 河 (Connecticut River) 上 开 上 了 蒸 汽 船 到 了 1824 年, 他 又 搬 到 了 纽 约 市, 把 他 的 蒸 汽 船 生 意 扩 展 到 了 哈 德 逊 河 (Hudson River) 早 期 的 蒸 气 机 引 擎 都 十 分 危 险 瑞 德 菲 尔 德 作 为 蒸 汽 船 航 海 公 司 的 负 责 人, 一 直 致 力 于 寻 找 使 它 们 变 得 更 安 全 的 方 法 他 设 计 了 载 人 的 安 全 游 艇 系 统, 在 Hudson 河 上 由 单 独 的 蒸 汽 船 拖 着 往 返 于 纽 约 市 和 奥 尔 伯 尼 (Albany) 之 间 当 蒸 汽 船 逐 渐 变 得 安 全 起 来 后, 公 众 对 蒸 汽 动 力 的 恐 惧 开 始 慢 慢 消 除 瑞 德 菲 尔 德 后 来 改 进 了 游 艇, 开 始 做 一 份 规 模 很 大 的 利 润 丰 厚 的 货 运 生 意 在 纽 约 市, 瑞 德 菲 尔 德 于 1828 年 开 始 了 他 的 第 三 次 婚 姻, 迎 娶 了 简 华 莱 士 (Jane Wallace) 此 后, 华 莱 士 一 直 与 瑞 德 菲 尔 德, 以 及 他 与 第 一 任 妻 子 生 的 两 个 孩 子 生 活 在 一 起

48 36 4. 威 廉 瑞 德 菲 尔 德 : 沿 着 风 暴 的 痕 迹 奥 姆 斯 特 德 与 瑞 德 菲 尔 德 的 相 遇 纯 属 偶 然 : 他 们 是 在 从 纽 约 市 到 康 州 的 纽 黑 文 市 的 蒸 汽 船 的 甲 板 上 相 识 的, 那 正 是 在 1821 年 9 月 大 风 暴 10 年 后 瑞 德 菲 尔 德 自 我 介 绍 后, 就 奥 姆 斯 特 德 在 报 纸 上 撰 写 的 一 篇 有 关 大 风 暴 的 文 章 询 问 了 几 个 问 题 之 后, 他 提 到 了 他 自 己 关 于 风 暴 结 构 的 理 论 以 及 9 月 大 风 暴 的 具 体 表 现 奥 姆 斯 特 德 对 此 印 象 深 刻, 这 不 仅 仅 是 因 为 瑞 德 菲 尔 德 对 风 暴 独 到 的 见 解, 更 是 因 为 他 对 很 多 观 测 事 实 细 致 的 表 述 奥 姆 斯 特 德 鼓 励 瑞 德 菲 尔 德 把 他 的 科 学 发 现 写 成 文 章 发 表, 这 篇 论 文 最 终 发 表 在 1831 年 的 美 国 科 学 与 艺 术 学 报 (American Journal of Science and Arts) 上 瑞 德 菲 尔 德 很 细 致 地 描 述 了 风 向 的 变 化, 风 暴 到 达 不 同 地 区 的 时 间 差, 以 及 风 暴 从 纽 约 州 到 新 英 格 兰 地 区 清 晰 地 移 动 等 他 在 论 文 中 写 道 : 我 们 发 现, 大 气 的 一 部 分 气 团 在 几 小 时 之 内 穿 过 中 城, 似 乎 是 迅 猛 地 吹 往 一 个 肯 定 不 到 三 十 英 里 远 的 点, 但 却 从 未 达 到 ; 同 时 却 发 现 还 有 相 似 的 另 一 部 分 气 团, 似 乎 是 从 那 个 点 以 相 同 的 速 度 反 向 吹 了 回 来 这 些 观 测 事 实, 让 我 们 不 得 不 思 考 : 这 种 大 气 现 象 是 如 何 发 生 的? 以 何 种 形 式 发 生 的? 另 外, 这 些 同 时 发 生 的 最 猛 烈 的 大 气 运 动, 是 怎 样 都 局 限 在 一 个 直 径 看 起 来 不 太 超 过 100 英 里 的 圆 形 范 围 内? 对 于 笔 者 而 言, 这 一 切 都 只 能 用 一 种 答 案 来 解 释 : 即 风 暴 是 以 巨 大 的 涡 旋 风 场 结 构 展 现 的 其 实 在 瑞 德 菲 尔 德 发 现 风 暴 旋 转 结 构 之 前, 人 们 就 有 关 于 热 带 海 洋 巨 型 风 暴 的 旋 转 运 动 特 性 的 记 录 瑞 德 菲 尔 德 后 来 也 发 现, 早 在 1801 年, 东 印 度 公 司 的 陆 军 上 校 詹 姆 斯 凯 伯 (James Capper) 就 对 印 度 洋 沿 岸 的 热 带 风 暴 有 如 下 记 录 : 旋 风 的 半 径 不 会 超 过 120 英 里, 凯 伯 还 写 道 : 想 确 定 军 舰 在 风 暴 中 的 位 置 可 能 并 不 是 一 件 很 困 难 的 事, 只 要 观 察 风 的 强 度 和 风 向 变 化 就 可 以 了 如 果 风 向 突 然 变 化, 风 力 很 强, 那 么 军 舰 很 有 可 能 接 近 风 暴 的 旋 风 中 心 ; 而 如 果 风 长 时 间 从 一 个 方 向 吹 来, 风 向 变 化 是 平 缓 的, 那 么 可 以 合 理 的 推 断 出 军 舰 位 于 风 暴 的 最 边 缘 在 更 早 的 18 世 纪, 有 一 位 水 手 也 曾 留 下 一 些 著 名 的 描 述 风 暴 旋 转 结 构 的 类 似 记 录 我 一 生 中 从 未 遇 到 过 如 此 猛 烈 的 风 暴, 英 国 海 盗 威 廉 丹 皮

49 37 尔 (William Dampier) 于 1687 年 在 经 历 过 中 国 沿 岸 地 区 的 台 风 Tuffoon 2 后 如 是 说, 台 风 是 一 种 极 端 猛 烈 的 风 暴 他 描 述 了 令 人 恐 怖 的 黑 压 压 的 云, 海 面 上 的 电 闪 雷 鸣, 以 及 发 出 警 报 声 般 巨 响 的 狂 风 特 别 地, 他 记 录 了 台 风 眼 附 近 陷 入 完 全 的 平 静, 并 观 测 到 在 此 之 后, 风 变 成 了 西 南 风, 狂 风 裹 挟 着 暴 雨 倾 泻 而 下, 就 和 之 前 的 东 北 风 表 现 得 完 全 一 样 丹 皮 尔 作 为 海 盗, 善 于 观 察 也 称 得 上 是 一 名 出 色 的 博 物 学 家 3, 但 他 不 是 气 象 学 家, 更 不 是 瑞 德 菲 尔 德 在 瑞 德 菲 尔 德 1831 年 的 文 章 中, 一 种 极 端 猛 烈 狂 暴 的 大 气 现 象 首 次 被 系 统 全 面 地 关 注, 揭 示 出 这 种 天 气 过 程 是 具 有 特 定 大 小 结 构 和 运 动 方 式 的 关 于 北 美 大 西 洋 沿 岸 各 州 的 盛 行 风 暴 的 看 法 是 瑞 德 菲 尔 德 首 次 投 给 美 国 科 学 和 艺 术 学 报 的 长 篇 系 列 论 文 两 年 后, 他 还 撰 写 了 另 外 一 篇 论 文, 以 更 细 腻 的 笔 触 描 述 了 北 大 西 洋 地 区 的 飓 风 和 海 上 大 型 风 暴, 明 确 指 出 了 这 些 海 上 飓 风 都 是 起 源 于 热 带, 并 且 定 义 了 他 们 的 抛 物 线 型 移 动 路 线 : 首 先 从 热 带 向 西 北 冲 击 美 国 东 岸, 再 转 向 东 北 跨 越 大 西 洋 在 其 移 动 过 程 中 不 变 的 是, 北 半 球 的 飓 风 风 场 永 远 围 绕 其 中 心 做 逆 时 针 旋 转 他 甚 至 还 大 胆 地 写 道 : 可 以 准 确 地 预 言, 赤 道 南 面 的 飓 风 会 顺 时 针 旋 转 机 缘 巧 合, 瑞 德 菲 尔 德 的 论 文 很 快 被 英 国 皇 家 工 程 师 的 陆 军 中 尉 威 廉 里 德 (WilliamReid) 拜 读 了, 他 于 1831 年 开 始 在 巴 巴 多 斯 (Barbados) 岛 屿 驻 守, 那 里 刚 刚 遭 遇 一 场 猛 烈 风 暴 的 摧 残, 飓 风 在 7 小 时 内 造 成 1477 人 死 亡!Reid 中 尉 花 了 7 年 时 间, 收 集 和 整 理 了 大 量 经 历 过 那 场 风 暴 的 军 舰 日 志 和 各 种 船 只 的 报 告, 最 终 于 1838 年 在 伦 敦 的 一 次 会 议 上, 向 英 国 科 学 促 进 会 (the British Association for the Advancement of Science) 展 示 了 他 的 发 现 以 及 瑞 德 菲 尔 德 的 研 究 成 果 英 国 著 名 科 学 家 约 翰 赫 歇 尔 爵 士 (Sir John Herschel) 向 里 德 表 示 祝 贺, 说 他 也 对 瑞 德 菲 尔 德 的 一 系 列 论 文 很 感 兴 趣, 并 问 里 德 有 没 有 考 虑 过, 温 暖 的 墨 西 哥 湾 流 是 否 有 可 能 对 飓 风 在 大 西 洋 向 北 的 抛 物 线 型 移 动 路 径 产 生 重 要 的 影 响 赫 胥 黎 还 对 这 两 位 研 究 者 都 不 愿 意 对 飓 风 的 行 为 发 展 进 一 步 的 理 论 表 示 不 满 一 个 理 论, 赫 歇 尔 说, 如 果 不 是 为 了 更 好 的 目 的, 比 如 说 有 利 于 记 忆, 有 建 设 性 的 观 点 等, 而 仅 仅 为 争 议 提 供 了 素 材 都 是 有 用 的 因 为 只 要 有 争 议, 就 可 能 有 智 慧 的 碰 2 这 里 的 Tuffoon 是 古 代 英 语 的 译 法, 现 代 气 象 学 中 将 台 风 翻 译 为 Typhoon 年 前 后, 很 多 欧 洲 人 随 地 理 大 发 现 到 世 界 各 地 探 险, 由 于 善 于 观 察 并 保 留 了 很 多 日 记, 被 统 称 为 Naturalist, 意 为 博 物 学 家

50 38 4. 威 廉 瑞 德 菲 尔 德 : 沿 着 风 暴 的 痕 迹 撞, 就 可 能 产 生 辉 煌 的 结 果 里 德 与 瑞 德 菲 尔 德 因 为 对 飓 风 的 研 究 而 结 成 深 厚 的 友 谊, 他 们 一 生 中 开 展 了 成 果 丰 富 的 合 作 由 于 里 德 可 以 访 问 英 国 海 军 的 记 录 档 案, 里 德 给 瑞 德 菲 尔 德 提 供 了 大 量 的 数 据, 使 两 人 得 以 将 飓 风 和 热 带 风 暴 的 研 究 扩 展 到 整 个 大 西 洋, 甚 至 更 广 阔 的 范 围 内 两 人 通 过 密 切 的 合 作 最 终 撰 写 并 出 版 了 一 本 手 册, 这 本 手 册 在 水 手 和 海 员 中 间 广 泛 使 用, 用 以 避 免 海 上 风 暴 的 巨 大 灾 害 在 英 国, 他 们 的 研 究 成 果 还 被 写 入 亨 利 皮 丁 顿 (Henry Piddington) 船 长 在 1848 年 出 版 的 水 手 专 用 全 球 大 洋 风 暴 手 册 在 美 国, 他 们 的 成 果 被 写 入 美 国 海 岸 飞 行 员 指 南 在 1854 年 攻 打 日 本 的 远 征 报 告 中, 准 将 马 修 佩 里 (Matthew Perry) 记 录 了 瑞 德 菲 尔 德 和 里 德 发 现 的 海 上 风 暴 的 规 律 让 海 员 们 受 益 无 穷 这 些 理 论 已 经 并 将 持 续 对 航 海 船 只 的 安 全 做 出 巨 大 贡 献 尽 管 其 他 作 者 还 强 调 那 些 提 供 信 息 的 海 员 们 的 贡 献, 佩 里 却 这 样 写 道 : 应 该 将 这 个 对 这 一 伟 大 的 自 然 规 律 的 原 创 性 发 现 和 应 用, 完 全 归 功 于 瑞 德 菲 尔 德 和 里 德 在 后 来 佩 里 远 征 日 本 的 官 方 文 档 中, 还 完 整 地 包 含 了 一 篇 瑞 德 菲 尔 德 的 短 文 太 平 洋 的 气 旋 在 这 篇 文 章 中, 瑞 德 菲 尔 德 明 确 地 指 出, 西 太 平 洋 的 热 带 气 旋 和 飓 风 与 在 大 西 洋 中 的 飓 风 一 模 一 样 瑞 德 菲 尔 德 和 里 德 的 合 作, 因 其 深 邃 紧 密 和 无 私 而 显 得 弥 足 珍 贵, 佩 里 的 很 多 文 档 都 见 证 了 这 一 点 在 一 篇 介 绍 气 旋 方 面 的 短 文 的 引 文 中, 佩 里 这 样 评 价 瑞 德 菲 尔 德 : 他 因 为 谦 虚 不 装 腔 作 势 或 自 命 不 凡 而 出 众, 他 总 是 为 了 探 究 知 识 而 孜 孜 不 倦 地 观 察 佩 里 深 知 二 人 的 为 人 : 尽 管 他 们 身 处 这 个 世 界 上 两 个 完 全 不 同 的 地 方, 同 时 做 着 相 似 的 观 测 并 得 到 相 同 的 科 学 结 论, 但 他 们 从 未 独 自 表 功, 还 有 什 么 比 这 更 美 好, 更 能 说 明 两 人 的 高 贵 人 格 吗?! 瑞 德 菲 尔 德 和 里 德 两 人 维 持 了 一 生 的 书 信 交 流, 在 心 里 深 深 的 敬 重 对 方, 但 两 人 从 未 见 过 面

51 Storm Watcher 5 詹 姆 斯 埃 斯 比 风 暴 孕 育 者 虽 然 威 廉 瑞 德 菲 尔 德 (William Redfield) 的 研 究 思 路 非 常 清 晰, 但 是, 从 1834 年 开 始, 他 的 结 果 还 是 受 到 了 一 位 对 风 暴 的 结 构 有 着 非 常 独 特 观 点 的 费 城 科 学 家 的 质 疑 在 那 个 公 海 帆 船 盛 行 的 年 代, 当 船 长 们 还 在 依 靠 运 气 和 传 言 来 保 障 他 们 的 帆 船 和 水 手 们 的 安 全 的 时 候, 这 两 个 人 各 自 所 持 有 的 关 于 风 的 不 同 观 点 都 是 非 常 具 有 实 际 意 义 的 詹 姆 斯 埃 斯 比 (James Pollard Espy) 坚 持 认 为, 空 气 不 是 绕 着 风 暴 旋 转, 而 是 从 各 个 方 向 流 向 低 气 压 中 心 的 瑞 德 菲 尔 德 在 描 述 旋 风 一 种 重 力 驱 动 的 空 中 漩 涡 的 时 候, 曾 构 想 了 一 种 热 机 : 一 种 类 似 烟 囱 的 结 构 使 热 空 气 在 其 中 上 升, 并 最 后 在 空 中 散 开 而 形 成 云 和 雨 ; 像 一 个 大 气 黑 洞 一 样 把 地 面 上 周 围 的 空 气 吸 过 来 瑞 德 菲 尔 德 的 离 心 思 想 和 埃 斯 比 的 向 心 风 理 论 完 全 不 同, 至 少 在 当 时 人 们 是 这 样 认 为 的 他 们 研 究 的 思 路 也 是 完 全 不 同 的 瑞 德 菲 尔 德 通 过 对 比 风 暴 后 的 地 面 观 测 数 据 来 获 得 风 的 图 景 而 埃 斯 比 的 研 究 则 是 先 通 过 实 验 室 工 作 得 到 一 个 关 于 对 流 过 程 的 理 论 模 型, 然 后 用 他 余 生 的 时 间 尝 试 依 靠 每 一 次 的 风 暴 观 测 来 证 实 这 个 模 型 和 瑞 德 菲 尔 德 一 样, 埃 斯 比 开 始 从 事 气 象 研 究 的 时 间 也 相 对 较 晚 他 生 于 1785 年 5 月 9 日 的 宾 夕 法 尼 亚 州 威 斯 特 摩 兰 郡, 父 亲 是 一 位 法 国 胡 39

52 40 5. 詹 姆 斯 埃 斯 比 : 风 暴 孕 育 者 格 诺 派 成 员 当 他 还 是 一 个 婴 儿 的 时 候, 他 们 全 家 搬 去 了 肯 塔 基 州 的 牧 草 区, 但 是 那 里 的 奴 隶 制 一 次 又 一 次 触 动 着 他 父 亲 那 胡 格 诺 派 的 敏 感 神 经, 最 后 他 们 又 搬 去 了 俄 亥 俄 州 迈 阿 密 的 山 谷 地 区 与 此 同 时, 他 们 家 的 一 个 女 儿 嫁 给 了 一 个 来 自 斯 特 林 山 的 肯 塔 基 人, 小 詹 姆 斯 则 由 他 留 下 来 的 姐 姐 照 顾 当 埃 斯 比 18 岁 的 时 候, 他 开 始 进 入 莱 克 星 顿 的 特 兰 西 瓦 尼 亚 大 学 学 习, 在 那 里, 他 主 修 古 典 语 言 并 于 1808 年 毕 业 然 后, 埃 斯 比 跟 着 他 的 家 人 搬 到 了 俄 亥 俄 州 边 上 的 齐 尼 亚, 在 那 里, 他 在 学 校 教 书 的 同 时 学 习 法 律 1812 年, 他 又 搬 回 了 东 边 马 里 兰 州 的 坎 伯 兰 郡, 并 成 为 那 里 一 个 地 方 学 院 的 院 长 在 那 里, 他 娶 了 一 个 名 叫 玛 格 丽 特 波 拉 德 (Margaret Pollard) 的 女 子, 随 后 他 用 她 的 姓 作 为 了 自 己 中 名 显 然, 直 到 1817 年, 在 埃 斯 比 搬 到 费 城 并 成 为 一 名 在 宾 州 州 立 富 兰 克 林 学 院 讲 授 语 言 和 数 学 的 私 人 教 师 之 后, 他 才 开 始 学 习 气 象 学 知 识 他 的 第 一 篇 这 方 面 的 研 究 文 章 是 在 1821 年 投 给 费 城 的 美 国 哲 学 学 会 的, 当 时 他 已 经 36 岁 了 这 距 他 第 一 次 发 表 关 于 潜 热 对 空 气 膨 胀 的 影 响 的 文 章 还 有 8 年 时 间, 那 篇 文 章 才 是 他 在 对 流 方 面 的 突 破 性 研 究 的 核 心 埃 斯 比 和 瑞 德 菲 尔 德 不 仅 在 观 点 上 持 不 同 意 见, 在 生 活 上 他 们 也 是 不 同 类 型 的 人 瑞 德 菲 尔 德 是 一 位 对 科 学 有 着 非 常 强 的 业 余 兴 趣 的 成 功 商 人 埃 斯 比 则 放 弃 了 传 统 学 习 而 为 他 的 气 象 研 究 筹 集 经 费 瑞 德 菲 尔 德 没 有 自 信 而 且 非 常 害 羞, 而 埃 斯 比 则 非 常 外 向 以 自 己 为 中 心 甚 至 有 些 夸 张 瑞 德 菲 尔 德 不 喜 欢 在 公 众 面 前 讲 话, 而 埃 斯 比 则 非 常 渴 望 用 自 己 的 观 点 说 服 别 人 纽 约 的 科 学 家 支 持 瑞 德 菲 尔 德 的 理 论, 而 费 城 的 科 学 家 则 站 在 埃 斯 比 一 边, 科 学 家 们 分 成 不 同 的 阵 营 就 风 暴 的 形 状 和 特 点 的 基 本 问 题 争 论 了 很 多 年 在 遥 远 的 大 西 洋 彼 岸, 瑞 德 菲 尔 德 受 到 英 国 杰 出 的 科 学 家 们 的 支 持, 而 埃 斯 比 的 观 点 则 在 法 国 很 受 认 同 科 学 刊 物 中 的 评 论 文 章 反 驳 文 章 以 及 学 术 会 议 上 激 烈 的 唇 枪 舌 战 持 续 了 十 多 年 之 久 普 林 斯 顿 新 泽 西 学 院 的 约 瑟 夫 亨 利 (Joseph Henry) 发 现, 这 两 种 关 于 风 暴 中 风 向 和 风 力 的 发 展 的 假 设 似 乎 被 泛 滥 的 感 性 认 识 支 持 着, 而 这 种 感 性 认 识 不 适 合 于 讨 论 纯 粹 的 科 学 问 题 他 说 : 就 好 像 这 一 关 于 大 气 科 学 的 争 论 把 一 种 同 情 作 用 引 入 了 那 些 试 图 研 究 它 的 人 的 观 点 中 后 来, 争 论 迎 来 了 第 三 种 观 点 的 持 有 者 宾 州 大 学 的 化 学 教 授 罗 伯 特 黑 尔 (Robert Hare), 他 认 为 风 暴 是 由 异

53 41 性 电 荷 引 起 的 强 烈 电 流 产 生 的 现 象 在 那 个 时 代, 关 于 电 的 知 识 是 非 常 新 鲜 的, 许 多 科 学 家 都 想 知 道 在 大 气 科 学 中 电 扮 演 怎 样 的 一 种 角 色, 但 是 好 像 只 有 黑 尔 非 常 执 着 地 坚 持 着 他 的 观 点 瑞 德 菲 尔 德, 这 位 细 致 的 观 察 者, 在 开 始 他 对 问 题 的 阐 述 之 前, 并 没 有 对 风 暴 的 产 生 和 驱 动 力 给 出 一 套 理 论 ( 他 认 为 ) 当 时 面 临 的 问 题, 还 不 应 该 是 风 暴 是 由 什 么 造 成 的? 的 问 题, 而 应 该 是 更 基 础 一 些 的 诸 如 什 么 是 风 暴? 之 类 的 问 题 但 是 埃 斯 比 却 倾 向 于 从 详 尽 的 理 论 方 法 来 阐 明 这 个 问 题, 并 且 他 极 力 强 调 这 一 点, 似 乎 就 希 望 把 这 一 点 作 为 争 论 的 核 心 问 题 大 部 分 读 者 都 不 会 满 足 于 没 有 理 论 或 者 只 有 一 个 充 斥 着 许 多 假 设 的 理 论 的 观 点, 瑞 德 菲 尔 德 写 道 当 他 最 后 如 埃 斯 比 所 愿 关 注 这 一 点 时, 他 确 实 有 些 失 去 说 服 力 了 也 许 是 因 为 瑞 德 菲 尔 德 的 工 程 师 背 景, 他 发 明 了 一 种 严 格 的 力 学 解 释, 并 把 这 个 解 释 含 糊 地 称 作 大 气 动 力 大 气 的 行 为 和 其 他 流 体 一 样, 他 说, 就 像 水 流 过 不 平 坦 的 小 河 底 部, 或 者 海 洋 中 的 绕 流 漩 涡 风 暴 就 是 一 种 由 重 力 和 地 球 的 公 转 以 及 自 转 造 成 的 空 气 的 漩 涡 相 对 于 风 来 说, 气 压 温 度 湿 度 一 切 其 他 的 指 标 都 是 次 要 的, 他 说 他 认 为 气 压 在 中 心 最 低, 这 是 由 于 绕 流 所 受 的 离 心 力 造 成 的 凹 陷 的 结 构 使 得 风 暴 中 心 的 空 气 少, 这 一 点 和 水 池 中 漩 涡 中 心 下 凹 的 道 理 是 一 样 的 瑞 德 菲 尔 德 不 同 意 黑 尔 的 观 点, 他 认 为 电 只 是 风 暴 的 一 种 副 产 品, 他 还 直 指 埃 斯 比, 认 为 他 建 立 的 旋 转 风 理 论 是 与 常 理 不 一 致 的 所 有 气 象 学 家 们 都 陷 入 的 一 个 大 错 误 在 于 把 全 球 大 部 分 区 域 盛 行 的 大 气 大 尺 度 环 流 的 起 源 和 驱 动 力 都 归 因 于 热 力 作 用 和 稀 薄 化 作 用, 瑞 德 菲 尔 德 写 道 在 1857 年 为 美 国 科 学 促 进 会 所 写 的 关 于 瑞 德 菲 尔 德 的 自 传 式 回 忆 录 中, 丹 尼 森 奥 姆 斯 特 德 (Denison Olmsted) 为 他 的 朋 友 曾 经 尝 试 发 展 一 套 他 觉 得 含 糊 并 且 不 让 人 满 意 的 风 暴 理 论 而 感 到 惋 惜 我 非 常 遗 憾, 他 后 来 没 有 像 他 刚 开 始 那 样 专 注 于 地 面 上 的 现 象, 也 就 是 说, 他 没 有 承 担 起 解 释 为 什 么 吹 风 的 原 因, 而 仅 仅 展 示 它 们 是 怎 么 吹 的, 他 说 到 目 前 为 止, 就 是 能 否 被 实 际 验 证 的 问 题, 他 的 所 有 理 论 都 是 基 于 假 设 的 事 实 坚 不 可 摧, 但 是 假 设 则 很 容 易 受 质 疑 埃 斯 比 关 于 风 暴 的 理 论 更 加 有 意 思, 并 且 可 能 已 经 表 现 出 在 理 解 云 的 形 成 和 降 水 背 后 的 过 程 的 显 著 进 步 然 而, 如 果 提 到 埃 斯 比 和 同 事 科 学 家

54 42 5. 詹 姆 斯 埃 斯 比 : 风 暴 孕 育 者 们 的 关 系, 埃 斯 比 给 自 己 惹 了 许 多 不 必 要 的 麻 烦 甚 至 他 的 朋 友 亨 利 也 感 叹 埃 斯 比 当 时 应 该 更 谨 慎 地 对 待 同 事 多 年 后, 他 的 另 一 个 朋 友, 亚 历 山 大 贝 奇 (Alexander Dallas Bache), 指 出 埃 斯 比 研 究 的 一 个 基 本 问 题 他 的 观 点 非 常 积 极 结 论 非 常 直 接, 对 它 们 的 表 达 也 是 这 样, 贝 奇 写 道 他 不 会 一 遍 又 一 遍 地 检 查 他 的 前 提 和 结 论, 而 把 他 认 为 正 确 的 作 为 已 经 确 定 的 结 论 这 样 他 的 观 点 就 没 能 打 动 那 些 被 誉 为 科 学 家 中 具 有 冷 静 性 格 的 人 们, 也 就 是 说, 他 的 观 点 在 本 国 学 者 和 普 通 民 众 中 比 在 科 学 家 中 更 受 欢 迎, 虽 然 在 国 外 有 影 响, 但 是 也 非 常 小 埃 斯 比 有 种 轻 视 其 他 研 究 员 的 工 作 的 习 惯, 并 且 常 常 冒 犯 其 他 科 学 家 所 以, 当 时 关 于 风 暴 理 论 的 争 论 就 有 了 一 些 消 极 并 且 令 人 不 快 的 性 质 奥 姆 斯 特 德 发 现, 最 后 争 论 的 焦 点 仍 然 是 关 于 风 暴 的 成 因 的 问 题, 并 且 我 们 仍 然 处 在 一 个 一 无 所 知 的 阶 段, 每 个 参 战 者 在 揭 露 其 他 人 观 点 的 不 足 这 方 面 似 乎 比 建 立 他 们 自 己 的 观 点 更 加 成 功 埃 斯 比 理 论 的 核 心 在 于 描 述 气 体 压 力 和 体 积 之 间 的 关 系 以 及 凝 结 潜 热 释 放 的 定 律 他 引 用 了 英 国 化 学 家 约 翰 道 尔 顿 (John Dalton) 的 有 趣 的 新 观 点 : 含 有 水 汽 更 多 的 空 气 比 含 水 汽 少 的 空 气 更 轻 一 些 而 非 更 重 他 还 采 纳 了 约 翰 丹 尼 尔 (John Frederic Daniell) 关 于 湿 度 和 露 点 方 面 的 新 工 作 以 及 约 瑟 夫 布 拉 克 (Joseph Black) 关 于 水 在 蒸 发 和 凝 结 过 程 中 吸 收 和 释 放 潜 热 的 理 论 埃 斯 比 首 次 准 确 地 描 述 出 了 对 流 过 程 热 空 气 上 升 并 膨 胀, 遇 冷 凝 结 并 释 放 潜 热 他 常 常 用 最 伟 大 的 措 辞 来 形 容 这 一 发 现 : 我 立 刻 发 现 这 就 是 气 象 学 家 撬 动 世 界 的 杠 杆 不 幸 的 是, 基 于 这 个 风 暴 背 后 的 能 量 理 论, 埃 斯 比 认 为 风 会 迅 速 地 从 各 个 方 向 向 内 或 者 直 接 指 向 风 暴 的 低 压 中 心 当 瑞 德 菲 尔 德 和 埃 斯 比 检 查 同 一 个 风 暴 的 余 波 时, 瑞 德 菲 尔 德 没 有 发 现 任 何 风 向 转 向 的 证 据, 埃 斯 比 也 没 有 从 风 暴 中 发 现 任 何 不 同 瑞 德 菲 尔 德 和 埃 斯 比 都 没 有 注 意 到 法 国 数 学 家 科 里 奥 利 (Gaspard-Gustave de Coriolis) 的 工 作 就 在 美 国 关 于 风 暴 进 行 激 烈 争 论 的 时 期 从 理 论 和 数 学 上 解 释 了 旋 转 球 体 上 移 动 物 体 运 动 偏 离 的 现 象 美 国 气 象 局 科 学 家 艾 里 克 米 勒 (Eric Miller) 发 现, 埃 斯 比 没 办 法 在 自 己 的 理 论 中 引 入 类 似 于 瑞 德 菲 尔 德 观 测 到 的 旋 转 是 因 为 他 当 时 还 不 知 道 什 么 力 可 以 产 生 这 样 的 运 动 关 于 科 里 奥 利 效 应 的 原 创 文 章 发 表 于 1835 年, 这 对 埃 斯 比 的 开 创 性 的 理 论 来 说 已 经 太 晚 了 事 实 上, 这 个 理 论 自 发 表 后 一 直 没 有 被 气 象 学 家 们 重 视 长 达 25 年 即 使 埃 斯 比 看 过 那 篇 文

55 图 5.1: 詹 姆 斯 埃 斯 比 的 肖 像 43

56 44 5. 詹 姆 斯 埃 斯 比 : 风 暴 孕 育 者 章, 他 也 极 有 可 能 不 会 改 变 自 己 的 思 路 这 就 是 埃 斯 比 的 一 个 性 格 特 征 : 一 旦 他 得 到 一 个 结 论, 就 算 这 个 结 论 看 似 再 不 可 信, 他 也 绝 不 会 返 回 去 批 判 性 地 检 查 自 己 的 思 路 正 如 一 个 研 究 科 学 史 的 史 学 家 发 现 的, 埃 斯 比 如 此 地 专 注 于 他 自 己 的 发 现, 以 至 于 他 成 为 了 自 己 理 论 的 囚 徒 每 一 处 他 到 的 地 方, 每 一 次 风 暴 的 观 测 中, 每 一 个 演 讲 厅 中, 他 都 拒 绝 承 认 龙 卷 风 海 龙 卷 飓 风 以 及 其 他 热 带 风 暴 的 旋 转 运 动 埃 斯 比 认 为 那 些 显 示 有 涡 旋 结 构 的 观 测 都 不 如 他 的 观 测 好 就 像 鲁 莽 的 拳 击 手 一 样, 埃 斯 比 又 把 他 的 这 些 关 于 风 的 错 误 的 观 点 应 用 在 他 关 于 云 的 形 成 和 降 水 的 重 要 观 点 中 了 埃 斯 比 似 乎 非 常 坚 信 一 点, 对 流 是 是 科 学 家 们 推 动 世 界 的 杠 杆, 他 在 对 流 中 看 到 了 关 于 天 气 的 一 切 问 题 的 答 案 简 单 的 说, 他 写 道, 当 湿 空 气 中 的 水 汽 凝 结 时 湿 空 气 会 膨 胀, 所 有 关 于 雨 雹 雪 水 龙 卷 的 现 象 以 及 风 力 风 向 和 气 压 值 的 改 变 都 是 这 个 理 论 的 直 接 自 然 的 结 果 埃 斯 比 声 称 人 们 不 仅 有 能 力 解 释 这 些 现 象, 更 可 以 改 变 它 们 没 有 其 他 任 何 事 情 比 他 声 称 他 可 以 制 造 出 雨 来 轰 动 世 界 更 让 他 在 同 行 的 科 学 家 中 臭 名 远 扬 的 了 虽 然 他 并 不 是 发 表 这 种 言 论 的 第 一 个 人, 但 是, 让 其 他 科 学 家 们 感 到 懊 恼 的 是, 他 是 这 样 做 的 第 一 个 气 象 学 家 不 久 以 后, 当 科 学 家 们 正 在 为 风 暴 争 论 得 没 有 头 绪 的 时 候, 他 们 听 到 了 埃 斯 比 关 于 他 可 以 通 过 生 火 的 方 法 来 制 造 风 暴 的 言 论 由 此, 埃 斯 比 有 了 一 个 称 号 风 暴 国 王, 或 者 风 暴 孕 育 着 我 们 的 哲 学 家 中 很 少 有 人 能 够 大 范 围 成 名 的 即 使 是 政 客 也 很 少 有 名 声 广 为 流 传 的 美 国 国 家 杂 志 和 民 主 评 议 1841 年 版 11 月 刊 中 一 位 作 者 这 样 写 道 谁 没 听 说 过 他 掌 握 关 键 要 素 控 制 天 空 中 看 不 见 的 水 汽 把 它 们 聚 集 起 来, 使 最 晴 朗 的 夏 天 午 后 变 成 阴 云 密 布 电 闪 雷 鸣 最 后 自 然 下 雨 的 能 力? 埃 斯 比 曾 设 计 了 一 个 实 验 : 在 夏 天 的 时 候 让 西 部 的 森 林 着 火, 每 周 烧 40 英 亩 并 且 要 求 每 隔 20 公 里 有 一 条 南 北 方 向 长 700 英 里 的 火 带 他 说 这 场 大 火 造 成 的 一 个 结 果 是 贯 穿 南 北 方 向 的 一 条 极 长 的 雨 带 将 出 现 在 火 点 上 空 或 附 近, 并 且 这 条 雨 带 将 开 始 向 西 移 动, 直 到 大 西 洋 才 会 消 散 ; 降 雨 将 覆 盖 起 始 点 以 东 的 区 域 而 贯 穿 全 国 ; 每 个 地 方 的 雨 将 仅 仅 持 续 几 个 小 时 不 多 不 少 刚 刚 好 就 像 他 的 科 学 研 究 中 的 其 他 理 论 一 样, 人 们 的 嘲 笑 不 会 让 他 对 这 个 观 点 产 生 一 丁 点 怀 疑

57 45 因 为 不 能 推 翻 瑞 德 菲 尔 德 的 在 风 上 的 工 作, 再 加 上 他 自 己 研 究 的 资 金 的 耗 尽,1837 年, 埃 斯 比 带 着 他 的 科 学 理 论 开 始 了 一 系 列 的 巡 回 公 众 演 讲 虽 然 他 自 己 筹 办 的 这 项 活 动 使 他 获 得 了 资 金 报 酬, 但 是 却 使 得 埃 斯 比 在 科 学 界 颜 面 尽 失 不 止 一 个 批 评 者 曾 嘲 笑 埃 斯 比, 说 他 因 为 无 法 用 自 己 的 观 点 说 服 科 学 家, 所 以 才 带 着 他 的 理 论 去 那 些 没 有 多 少 分 辨 能 力 的 听 众 面 前 他 确 实 也 是 这 样 做 的 公 众 喜 欢 他 真 诚 而 具 有 艺 术 性 的 演 讲, 人 们 也 许 听 不 懂 他 的 科 学 理 论, 但 是 却 能 够 听 懂 他 关 于 造 雨 的 观 点 他 和 许 多 巴 结 他 的 报 纸 编 辑 和 记 者 相 处 融 洽 一 位 热 心 的 记 者 在 纽 约 快 递 中 写 道 : 如 果 埃 斯 比 教 授 能 够 如 他 所 说 制 造 一 场 风 暴, 那 么 他 将 成 为 世 界 的 主 人 1840 年, 埃 斯 比 应 邀 带 着 他 的 理 论 去 英 国 和 法 国 科 学 促 进 会 做 了 报 告 瑞 德 菲 尔 德 也 被 邀 请 了, 但 是 他 没 能 到 场 在 英 国 人 中, 埃 斯 比 受 到 了 约 翰 赫 歇 尔 爵 士 (Sir John Herschel) 和 大 卫 布 鲁 斯 特 爵 士 (Sir David Brewster) 的 批 评 他 们 的 同 胞, 瑞 德 菲 尔 德 的 合 作 者, 威 廉 里 德 (William Reid) 中 校, 已 经 在 这 些 协 会 中 展 示 了 瑞 德 菲 尔 德 的 研 究 结 果, 赫 歇 尔 爵 士 也 在 埃 斯 比 出 发 之 前 向 大 家 阅 读 了 瑞 德 菲 尔 德 的 另 一 篇 文 章 在 巴 黎, 埃 斯 比 更 受 到 观 众 们 的 赞 同 数 学 家 弗 朗 索 瓦 阿 拉 戈 (François Arago) 被 报 道 曾 说 过, 英 格 兰 有 牛 顿, 法 国 有 居 维 叶, 美 国 有 埃 斯 比 并 不 是 每 一 个 人 都 把 这 句 话 当 成 是 对 美 国 科 学 的 称 赞 法 国 科 学 院 的 一 个 委 员 会 称 赞 埃 斯 比 的 工 作 并 且 强 烈 要 求 美 国 政 府 对 埃 斯 比 进 行 财 政 支 持 从 这 个 非 凡 的 成 就 中 获 得 新 生 的 埃 斯 比, 再 次 把 自 己 摆 在 了 美 国 国 会 面 前 他 为 一 个 全 国 性 的 同 步 天 气 观 测 系 统 的 建 立 和 自 己 监 管 如 此 巨 大 网 络 的 酬 劳 寻 找 联 邦 基 金 的 支 持 他 还 筹 集 到 一 个 美 元 的 个 人 赞 助, 如 果 他 能 在 干 旱 时 期 为 平 方 英 里 (25899 平 方 公 里 ) 的 土 地 带 来 降 雨, 他 将 直 接 获 得 这 个 款 项 的 一 部 分 卸 任 总 统 职 务 后 作 为 众 议 院 议 员 的 约 翰 亚 当 斯 (John Quincy Adams) 记 录 了 风 暴 孕 育 者 埃 斯 比 先 生 的 一 次 来 访 这 个 人 是 一 个 彻 头 彻 尾 的 偏 执 狂, 那 个 赞 美 他 所 有 癫 狂 的 气 象 学 发 现 的 法 国 国 家 委 员 会 报 告 使 他 的 自 信 和 肿 起 的 甲 状 腺 一 样 膨 胀, 亚 当 斯 如 此 写 道 我 尽 一 切 可 能 客 气 地 跟 他 说, 以 他 的 这 三 个 的 构 想 向 众 议 院 提 交 请 愿 书 门 都 没 有 阿 拉 戈 可 能 对 埃 斯 比 印 象 深 刻, 但 是 当 时 纽 约 最 重 要 的 数 学 家 本 杰 明 皮 尔 士 (Benjamin Peirce) 却 没 有 皮 尔 士 在 1842 年 的 一 篇 批 评 文 章 中 写

58 46 5. 詹 姆 斯 埃 斯 比 : 风 暴 孕 育 者 道 埃 斯 比 想 尽 力 做 到 公 平, 但 是 他 可 能 失 败 了, 因 为 他 的 言 论 中 带 有 一 种 自 满 和 鄙 视 其 他 研 究 者 的 口 气, 这 不 可 避 免 地 就 会 带 来 固 执 的 魔 鬼, 即 使 他 是 共 和 党, 即 使 他 被 称 为 风 暴 之 王, 也 不 能 容 忍 对 埃 斯 比 更 同 情 一 些 的, 时 任 史 密 森 尼 学 会 主 任 的 亨 利 发 现 自 己 经 常 在 调 解 争 吵, 他 发 现 自 从 埃 斯 比 在 格 拉 斯 哥 向 英 国 科 学 家 的 演 说 后, 欧 洲 的 科 学 家 们 得 知 了 美 国 的 气 象 学 家 们 的 研 究 方 法, 觉 得 这 对 他 们 来 说 是 一 个 值 得 庆 贺 的 事 情 埃 斯 比 和 瑞 德 菲 尔 德 的 有 些 理 论 可 能 现 在 看 起 来 是 对 立 的, 但 是 在 未 来 人 们 也 许 会 发 现 它 们 并 不 是 水 火 不 容 的, 他 写 道, 毫 无 疑 问, 他 们 向 解 释 大 气 运 动 复 杂 现 象 的 最 一 般 的 成 因 迈 出 了 最 重 要 的 一 步

59 Storm Watcher 6 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 描 绘 风 暴 的 天 气 图 1842 年 2 月 4 日, 龙 卷 风 肆 掠 美 国 俄 亥 俄 州 的 梅 菲 尔 德, 穿 过 俄 亥 俄 州 东 北 部 24 英 里 (39 千 米 ) 的 农 田 和 森 林, 直 到 伊 利 湖 ( 北 美 五 大 湖 之 一 ) 上 才 消 失 迅 速 赶 到 现 场 的 是 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 (Elias Loomis), 他 是 附 近 哈 得 逊 市 西 储 大 学 的 一 名 数 学 与 自 然 哲 学 教 授 卢 米 斯 不 是 一 名 普 通 的 研 究 者 才 30 岁 他 就 以 一 丝 不 苟 的 研 究 作 风 在 美 国 风 暴 研 究 论 战 中 确 立 了 他 的 声 望 在 他 面 前, 任 何 不 可 靠 的 理 论 未 经 证 实 的 假 设 或 是 纯 粹 的 猜 想 都 是 站 不 住 脚 的 在 耶 鲁 大 学 读 书 的 时 候, 他 的 导 师 丹 尼 森 奥 姆 斯 特 德 (Denison Olmsted) 教 授 是 威 廉 瑞 德 菲 尔 德 (William C.Redfield) 的 朋 友 和 科 研 伙 伴 卢 米 斯 是 一 个 安 静 工 作 非 常 投 入, 并 且 具 有 独 立 思 想 和 方 法 的 年 轻 人, 他 对 1842 年 2 月 风 暴 的 研 究 工 作 使 他 名 声 大 噪 路 上 他 遇 到 了 这 样 的 问 题, 家 禽 的 羽 毛 居 然 被 拔 光 了 我 在 研 究 1837 年 发 生 在 斯 托 的 龙 卷 风 时, 注 意 到 了 一 个 以 前 从 未 被 关 注 的 现 象, 那 就 是 有 些 家 禽 的 羽 毛 几 乎 被 拔 光 了 1842 年 4 月, 他 在 给 康 涅 狄 格 州 艺 术 与 科 学 学 院 的 报 告 中 写 道 : 在 1839 年 发 生 在 纽 黑 文 市 的 龙 卷 风, 也 出 现 了 同 样 的 现 象 我 在 梅 菲 尔 德 专 门 对 这 个 问 题 进 行 了 调 查 47

60 48 6. 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 : 描 绘 风 暴 的 天 气 图 卢 米 斯 所 寻 找 的 是 关 于 龙 卷 风 风 速 的 线 索 这 是 一 个 棘 手 的 问 题 一 些 物 体 似 乎 被 奇 迹 般 的 温 和 力 量 提 起 来 有 一 个 11 岁 男 孩, 正 努 力 关 门 挡 风 的 时 候 被 风 卷 出 窗 户, 毫 发 无 伤 地 落 在 离 家 14 杆 远 的 地 方 而 当 这 个 男 孩 回 头 看 的 时 候, 房 子 已 经 被 吹 走 了 还 有 其 他 实 例, 轻 的 物 体 比 如 一 片 片 隔 板 被 埋 在 地 下 2 英 尺 (0.6 米 ) 深 的 地 方, 简 直 像 被 大 炮 射 进 去 的 一 样 多 少 分 量 的 火 药 能 制 造 出 相 同 的 效 果 呢? 卢 米 斯 问 他 有 另 外 一 个 科 学 家 做 的 一 些 早 期 计 算 做 参 考, 但 是, 当 然 我 想 要 用 自 己 的 试 验 来 证 实 他 在 一 架 大 炮 里 塞 了 6 磅 (2.7kg) 的 球 和 1.25 磅 (0.6kg) 的 火 药, 另 外 还 塞 了 一 些 短 的 橡 木 板, 向 附 近 的 小 山 发 射 然 后 他 测 量 这 些 木 板 碎 片 插 入 地 面 到 底 有 多 深 我 们 得 出 结 论 是 梅 菲 尔 德 的 隔 板 是 以 1000 英 尺 每 秒 (305m/s) 的 速 度, 也 就 是 682 英 里 每 小 时 (1100km/h) 的 速 度 插 入 地 面 的 那 么 多 大 的 风 速 才 能 把 家 禽 的 羽 毛 全 拔 光 呢? 詹 姆 斯 埃 斯 比 (James Espy) 也 跟 卢 米 斯 说, 有 个 人 看 见 龙 卷 风 剥 光 了 小 鸡 和 火 鸡 的 全 部 羽 毛, 而 鸡 却 没 有 受 伤, 尽 管 它 们 不 久 就 死 了 在 梅 菲 尔 德 四 处 打 听 后, 卢 米 斯 汇 报 说 残 骸 中 有 许 多 死 鸟, 它 们 的 翅 膀 和 腿 都 断 了, 还 有 一 群 母 鸡 被 龙 卷 风 卷 走 了, 至 今 还 没 有 发 现 只 有 一 只 鹅 和 一 只 火 鸡 被 风 剥 光 了 羽 毛 卢 米 斯 仍 然 在 思 考 多 大 的 风 速 能 做 到 这 样 的 事 但 在 气 象 学 研 究 上 使 用 枪 并 不 方 便 卢 米 斯 把 5 盎 司 (142 克 ) 的 火 药 放 入 大 炮 中, 然 后 用 一 只 刚 杀 的 鸡 来 代 替 球 由 于 枪 很 小, 所 以 需 要 用 相 当 大 的 力 气 把 鸡 压 下 去, 这 意 味 着 鸡 很 可 能 受 到 某 种 程 度 的 擦 伤 他 报 告 道 : 把 枪 口 举 向 垂 直 向 上 开 枪, 羽 毛 上 升 了 20 到 30 英 尺 (6 米 到 9 米 ), 然 后 被 风 吹 散 了 但 在 羽 毛 被 拔 干 净 的 试 验 中, 皮 肤 也 所 剩 无 几 了 鸡 的 身 体 被 撕 成 碎 片, 只 能 找 到 一 部 分 这 个 速 度 计 算 出 来 是 500 英 尺 每 秒 (150m/s), 或 者 说 341 英 里 每 小 时 (549km/h) 然 而 一 只 家 禽, 被 吹 到 这 种 风 速 的 空 中, 肯 定 会 被 完 全 撕 成 碎 片, 如 果 速 度 小 一 点 的 话, 很 可 能 大 多 数 的 羽 毛 被 剥 光 但 身 体 还 完 整 如 果 我 能 用 一 把 合 适 的 枪, 我 就 能 用 试 验 确 定 出 这 个 速 度 估

61 49 计 这 个 速 度 在 100 英 里 每 小 时 (160km/h) 附 近 卢 米 斯 在 研 究 梅 菲 尔 德 龙 卷 风 时 还 尝 试 了 另 一 种 创 新 埃 斯 比 和 瑞 德 菲 尔 德 通 过 研 究 同 一 个 证 据 : 倒 地 树 木 的 方 位, 得 到 了 确 实 的 证 据 来 支 持 他 们 彼 此 矛 盾 的 理 论 龙 卷 风 的 突 发 性 和 极 端 猛 烈 的 风 速 会 造 成 比 飓 风 更 加 随 机 和 混 乱 的 残 骸 分 布 卢 米 斯 认 为 他 设 计 了 一 个 重 要 的 试 验, 只 测 量 那 些 一 个 堆 叠 在 另 一 个 上 面 的 树 木 的 朝 向 来 确 定 龙 卷 风 的 风 向 据 他 推 论, 底 部 的 树 木 最 先 倒 地, 顶 部 树 木 最 后 倒 地 尽 管 没 有 人 完 全 信 服 这 个 新 方 法, 卢 米 斯 得 出 这 样 的 结 论 : 倒 地 树 木 的 证 据 表 明 风 既 是 辐 射 状 的 也 是 旋 转 型 的 一 些 龙 卷 风 是 旋 转 风 肯 定 是 不 可 否 认 的, 他 写 到 但 似 乎 有 时 候 能 明 显 看 到 运 动 方 向 与 半 径 成 直 角 远 没 有 向 心 运 动 重 要 他 认 为, 龙 卷 风 的 旋 转 运 动 在 数 学 上 不 成 立 这 个 观 点 是 极 其 不 可 能 的 卢 米 斯 对 这 样 的 结 果 还 不 满 意 梅 菲 尔 德 龙 卷 风 只 是 席 卷 整 个 大 陆 的 冬 季 风 暴 的 一 部 分, 卢 米 斯 决 定 对 此 深 入 细 致 地 进 行 研 究 他 的 研 究 不 仅 仅 是 给 美 国 风 暴 研 究 论 战 中 互 相 竞 争 的 理 论 带 来 新 的 光 明, 他 定 义 出 了 一 个 更 广 的 大 气 现 象, 不 止 限 于 瑞 德 菲 尔 德 模 型 或 者 埃 斯 比 模 型 如 果 美 国 的 风 暴 研 究 论 战 就 此 解 决, 那 么 很 明 显 并 不 是 由 主 要 的 争 论 对 手 来 解 决 瑞 德 菲 尔 德 和 埃 斯 比 似 乎 沉 迷 于 在 出 版 物 中 攻 击 彼 此 约 翰 赫 歇 尔 (John Herschel) 爵 士 在 这 场 理 论 竞 争 的 论 战 中 所 看 到 的 潜 在 的 智 慧 并 没 有 出 现 这 场 争 论 所 缺 乏 的 是 一 直 以 来 天 气 现 象 研 究 所 缺 乏 的 东 西 真 正 需 要 的 不 是 更 多 的 理 论, 而 是 足 够 多 的 可 信 的 数 据 来 精 确 检 验 它 们 没 有 广 泛 分 布 在 各 地 的 测 量 仪 器, 天 气 现 象 依 旧 只 是 靠 猜 测 的 学 科 而 已 这 场 争 论 变 得 如 此 公 开 如 此 激 烈, 俨 然 变 成 一 场 意 志 之 战 瑞 德 菲 尔 德 和 埃 斯 比 俩 人 的 科 学 活 动 都 是 在 岁 数 比 较 大 的 时 候 开 始 的, 他 们 并 没 有 精 力 来 交 流 互 让, 这 个 年 轻 的 国 家 也 没 有 科 学 传 统 来 引 导 他 们 特 别 是 埃 斯 比 的 活 动 他 的 公 开 演 讲 和 旅 行, 他 的 国 会 请 愿 和 自 我 推 销 看 起 来 更 像 是 政 治 竞 选, 而 且 某 种 意 义 上 确 实 是 当 这 个 年 轻 的 国 家 面 临 着 广 泛 的 经 济 危 机 的 时 候, 科 学 还 是 个 新 事 物, 他 为 联 邦 资 助 气 象 学 研 究 寻 找 政 治 支 持, 而 并 非 为 了 给 自 己 找 一 个 工 作 同 时, 不 管 什 么 时 候 龙 卷 风 或 其 他 风 暴 经 过, 两 派 阵 营 的 党 羽 都 会 拿 着 卷 尺 和 指 南 针 冲 出 来 测 量, 寻 找 他 们 所 期 望 的 那 种 证 据 本 世 纪 中 叶 气 象 学 需 要 的 是 更 多 的 观 测,

62 50 6. 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 : 描 绘 风 暴 的 天 气 图 图 6.1: 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 的 肖 像

63 51 更 多 可 靠 的 观 测, 和 一 张 新 面 孔 为 澄 清 事 实 贡 献 最 大 的 科 学 家 就 是 卢 米 斯 了 19 世 纪 30 年 代 他 在 耶 鲁 当 研 究 生 导 师 的 时 候, 他 见 证 了 这 次 风 暴 论 战 的 解 决 卢 米 斯 是 他 那 个 时 代 最 著 名 的 学 者 之 一, 他 对 美 国 风 暴 的 研 究 在 瑞 德 菲 尔 德 - 埃 斯 比 论 战 被 人 遗 忘 很 久 后 仍 然 影 响 着 气 象 学 讽 刺 的 是, 卢 米 斯 被 人 记 住 更 多 的 不 是 他 发 现 了 风 暴 的 什 么, 而 是 他 用 来 展 现 他 的 工 作 结 果 的 图 解 方 法 卢 米 斯 沿 用 了 瑞 德 菲 尔 德 保 守 的 科 学 方 法, 一 丝 不 苟 的 收 集 和 整 理, 直 到 最 终 呈 现 出 来 一 个 模 型 这 是 他 一 生 都 坚 持 的 科 学 态 度, 他 的 研 究 出 名 并 不 是 因 为 才 华 横 溢 而 是 因 为 其 精 确 和 可 靠 的 细 节 他 不 是 一 个 具 有 直 觉 的 理 论 洞 察 力 的 人 但 是, 如 果 有 一 个 理 论 或 假 设 需 要 去 测 试, 卢 米 斯 就 是 这 个 去 测 试 的 人 要 是 能 有 一 点 运 气, 或 是 多 一 点 理 论 天 赋, 他 就 能 早 一 点 帮 助 解 决 美 国 风 暴 论 战 了 在 耶 鲁 当 了 3 年 的 辅 导 员 后, 卢 米 斯 接 受 了 俄 亥 俄 州 哈 得 逊 市 西 储 大 学 的 数 学 与 自 然 哲 学 教 授 的 职 位 为 了 为 他 的 新 职 位 做 准 备, 学 院 允 许 他 第 一 学 年, 年 到 欧 洲 学 习 卢 米 斯 给 他 的 新 实 验 室 买 了 仪 器, 并 花 了 大 部 分 时 间 在 巴 黎 听 那 些 伟 大 的 数 学 与 物 理 学 家 的 讲 座, 比 如 弗 朗 索 瓦 阿 拉 戈 (Francois Arago), 让 - 巴 蒂 斯 特 毕 奥 (Jean-Baptiste Biot), 西 蒙 - 丹 尼 斯 泊 松 (Simeon-Denis Poisson) 正 如 后 来 所 发 生 的, 1837 年 泊 松 把 贾 斯 帕 - 古 斯 塔 夫 科 里 奥 利 (Gaspard-Gustave de Coriolis) 计 算 的 由 于 地 球 旋 转 造 成 的 偏 转 效 应 应 用 到 炮 弹 的 运 动 中 不 管 时 间 上, 还 是 地 点 上, 卢 米 斯 都 非 常 接 近 这 种 数 学 方 法, 至 少 能 解 决 关 于 飓 风 和 其 他 大 风 暴 中 风 的 行 为 这 部 分 争 论 如 果 卢 米 斯 听 了 那 些 泊 松 的 讲 座, 并 把 这 套 理 论 带 回 美 国, 他 也 许 就 能 告 诉 瑞 德 菲 尔 德 和 埃 斯 比, 为 什 么 向 低 气 压 吹 的 风 一 定 会 旋 转 不 管 怎 样, 这 次 美 国 风 暴 争 论 仍 然 无 情 地 继 续 下 去 不 过 卢 米 斯 有 其 他 重 要 的 东 西 要 展 示 给 瑞 德 菲 尔 德 里 德 (Reid) 埃 斯 比 和 其 他 想 通 过 观 测 更 多 的 风 暴 来 证 实 他 们 理 论 的 人 他 采 取 了 相 反 的 方 法 我 决 定 选 择 一 个 特 征 显 著 的 风 暴 进 行 研 究, 在 时 间 空 间 上 尽 可 能 详 细 地 广 泛 地 跟 踪 它 的 发 展 他 在 1840 年 春 给 费 城 的 美 国 哲 学 学 会 阅 读 的 文 章 中 写 道 他 期 望 通 过 这 种 方 式 测 量 风 场, 来 澄 清 这 场 瑞 德 菲 尔 德 - 埃 斯 比 争 论, 然 而 他 发 现 他 研 究 的 风 暴 跟 这 两 种 理 论 都 不 太 吻 合

64 52 6. 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 : 描 绘 风 暴 的 天 气 图 为 了 实 现 这 个 目 的, 他 选 择 了 在 1836 年 圣 诞 前 一 周 肆 掠 整 个 美 国 的 冬 季 大 风 暴 他 选 择 这 个 风 暴 是 因 为 他 能 拿 到 异 乎 寻 常 的 大 量 观 测 数 据 那 时 赫 歇 尔 爵 士 在 南 非 好 望 角 的 皇 家 天 文 台, 提 出 来 自 各 个 地 方 的 气 象 学 家 和 志 愿 者 在 那 年 冬 至 日 夏 至 日 春 分 日 秋 分 日 时, 做 连 续 36 小 时 的 每 小 时 气 压 温 度 和 其 他 天 气 条 件 观 测 赫 歇 尔 的 计 划 得 到 了 广 泛 支 持 1836 年 12 月 20 日, 一 个 冬 季 大 风 暴 席 卷 北 美 大 陆, 于 是 赫 歇 尔 的 计 划 偶 然 的 给 卢 米 斯 提 供 了 前 所 未 有 的 最 好 的 风 暴 汇 编 数 据 卢 米 斯 拥 有 了 东 部 从 魁 北 克 到 巴 尔 的 摩 8 个 合 作 站 点 每 小 时 的 读 数,27 个 站 点 的 气 压 读 数, 还 有 来 自 落 基 山 脉 以 东 的 大 部 分 地 区 百 慕 大 群 岛 ( 北 大 西 洋 西 部 群 岛 ) 西 印 度 群 岛 以 及 太 平 洋 沿 岸 的 船 上 的 其 他 信 息 没 有 人 对 风 暴 做 过 这 么 辛 苦 的 研 究, 也 没 有 人 知 道 这 样 一 个 风 暴 的 总 体 特 征 这 个 风 暴 覆 盖 了 整 个 国 家 还 不 止, 向 北 深 入 加 拿 大, 向 南 深 入 墨 西 哥 卢 米 斯 画 出 了 每 6 小 时 的 风 暴 图, 记 录 了 气 压 温 度 风 向 风 速 和 降 雨 量 在 美 国 地 图 上, 他 绘 制 线 条 来 表 示 波 动 在 全 国 的 发 展 这 个 风 暴 在 大 小 和 结 构 上 都 与 之 前 研 究 和 理 论 最 多 的 热 带 风 暴 和 龙 卷 风 不 同, 后 来 的 气 象 学 家 称 之 为 中 纬 度 气 旋, 或 温 带 气 旋 卢 米 斯 是 这 样 定 义 的 : 这 是 一 种 具 有 半 球 尺 度 的 长 波 结 构 的 风 暴, 其 形 状 和 行 为 都 与 瑞 德 菲 尔 德 里 德 和 埃 斯 比 长 期 起 来 研 究 的 飓 风 龙 卷 风 和 其 他 热 带 风 暴 不 同 没 有 一 个 理 论 能 让 卢 米 斯 解 释 这 次 观 测 70 年 后, 一 个 德 国 科 学 家 才 确 切 地 证 实 了 这 是 一 支 冷 气 流 楔 入 暖 气 流 下 方 的 现 象 卢 米 斯 没 有 找 到 瑞 德 菲 尔 德 描 述 的 旋 转 风, 主 要 是 因 为 风 暴 的 低 压 中 心 位 于 所 有 观 测 站 的 北 方 卢 米 斯 发 现 了 两 支 相 反 方 向 的 风 互 相 对 撞 的 现 象, 这 比 较 符 合 埃 斯 比 的 理 论, 但 他 采 用 完 全 不 同 的 图 景 来 解 释 为 何 发 生 了 这 种 现 象 他 提 出 这 样 的 问 题 : 两 支 相 隔 不 远 的 风, 为 什 么 能 够 连 续 猛 烈 地 对 吹 几 个 小 时 甚 至 几 天?, 他 这 样 解 释 : 结 论 是 必 然 的 西 北 风 穿 到 东 南 风 下 面 来 替 代 它 卢 米 斯 画 了 一 个 横 断 面 图 解, 现 代 气 象 学 家 一 眼 就 能 认 出 这 是 一 个 冷 锋 风 暴 冷 气 团 楔 入 暖 气 团 下 方, 暖 气 团 被 迫 抬 升, 形 成 云 和 降 水 但 是, 卢 米 斯 对 这 些 结 果 不 满 意 耶 鲁 大 学 的 天 文 学 家 和 数 学 家 休 伯 特 牛 顿 (Hubert Anson Newton) 教 授 在 1890 年 写 的 卢 米 斯 回 忆 录 中 评 论 道, 卢 米 斯 所 画 的 展 现 低 压 波 动 发 展 过 程 的 图, 推 动 了 气 象 信 息 的 图 象 化 呈 现 方 法 他 写 到 : 但 他 那 时 用

65 53 的 方 法 完 全 不 适 合 解 决 当 时 气 象 学 家 们 问 的 问 题 富 兰 克 林 研 究 所 和 美 国 哲 学 学 会 的 气 象 部 组 成 了 联 合 委 员 会, 这 些 问 题 被 纳 入 传 阅 手 册 中 当 时 埃 斯 比 担 任 委 员 会 主 席 正 如 牛 顿 总 结 的 一 样, 这 些 问 题 揭 示 了 美 国 气 象 科 学 在 19 世 纪 中 叶 的 状 况 : 穿 过 我 们 大 陆 的 大 风 暴 到 底 是 什 么 状 态? 它 们 的 形 状 和 大 小 是 什 么? 它 们 的 中 心 是 朝 着 什 么 方 向 以 多 大 的 速 度 移 动 的? 它 们 是 圆 的? 椭 圆 形 的? 还 是 不 规 则 形 状 的? 它 们 在 不 同 季 节 的 移 动 方 向 是 否 不 同? 1842 年 2 月 有 了 突 破 卢 米 斯 不 仅 研 究 了 梅 菲 尔 德 龙 卷 风, 还 研 究 了 2 日 到 5 日 和 15 日 到 17 日 这 两 个 横 穿 美 国 的 强 烈 的 冬 季 风 暴 与 1836 年 风 暴 不 同,1842 年 的 这 两 个 冬 季 风 暴 中 心 位 于 观 测 网 络 范 围 内, 让 卢 米 斯 能 够 画 出 一 个 更 完 整 的 结 构 图, 特 别 是 风 的 整 体 结 构 他 针 对 这 两 场 风 暴 的 报 告, 是 气 象 学 最 著 名 的 文 章 之 一, 于 1843 年 5 月 26 日 由 亚 历 山 大 贝 奇 (Alexander Dallas Bache) 在 美 国 哲 学 学 会 百 年 纪 念 会 上 阅 读 关 于 1842 年 2 月 的 两 场 风 暴 不 仅 给 美 国 风 暴 论 战 带 来 曙 光, 还 由 于 卢 米 斯 创 新 的 图 像 化 数 据 展 示 法 而 迅 速 引 起 轰 动 这 个 报 告 标 志 着 天 气 图 的 第 一 次 出 版, 天 气 图 是 指 用 线 条 来 联 系 气 压 温 度 风 度 天 空 条 件 降 水 等 观 测 值 的 地 图 这 个 术 语 适 用 于 覆 盖 着 广 大 地 区 的 天 气 图, 尽 管 对 于 气 象 学 家 而 言 还 意 味 着 大 范 围 的 同 步 观 测 连 接 同 一 时 间 观 测 量 的 等 时 线, 非 常 像 地 质 学 家 用 来 表 示 地 磁 值 的 那 种 图, 那 是 卢 米 斯 另 外 的 研 究 重 点, 但 是 气 象 学 上 从 未 发 表 过 与 这 13 张 图 类 似 的 东 西 正 如 卢 米 斯 自 己 所 评 论 的, 几 乎 所 有 正 确 理 解 风 暴 现 象 的 关 键 点 都 能 在 这 张 图 上 一 览 无 余 用 13 张 图 描 述 131 位 观 测 者 的 数 据, 不 仅 仅 是 为 了 方 便 或 者 独 具 一 格 气 象 学 家 第 一 次 真 正 看 到 了 风 暴 不 同 维 度 的 大 气 特 征, 以 及 它 们 之 间 的 关 系 这 种 天 气 图 后 来 变 成 天 气 预 报 的 基 础 牛 顿 称 它 为 我 们 这 一 代 当 中 为 科 学 做 出 的 最 大 贡 献 这 种 新 的 图 像 化 表 示 法 永 远 改 变 了 气 象 学 家 描 述 风 暴 特 征 的 方 式 它 为 移 动 中 的 风 暴 的 动 态 图 景 提 供 了 信 息 这 些 等 值 线 的 空 间 分 布 既 是 最 简 单 的 现 代 天 气 图 的 基 础, 也 是 一 些 最 复 杂 的 计 算 机 模 型 可 视 化 输 出 的 基 础

66 54 6. 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 : 描 绘 风 暴 的 天 气 图 卢 米 斯 的 发 现 是 基 于 比 瑞 德 菲 尔 德 的 飓 风 模 型 或 埃 斯 比 的 雷 暴 理 论 更 大 更 复 杂 的 风 暴 在 他 脑 海 里, 毫 无 疑 问 他 认 为 大 多 数 雨 雪 是 埃 斯 比 描 述 的 对 流 过 程 的 结 果 但 是 卢 米 斯 对 于 风 暴 发 生 原 因 的 观 点, 却 是 远 远 超 出 了 埃 斯 比, 瑞 德 菲 尔 德 和 他 那 个 时 代 在 1836 年 风 暴 研 究 中, 卢 米 斯 已 经 提 前 使 用 了 70 年 后 才 引 入 的 概 念, 即 把 这 些 风 暴 看 作 是 锋 面 两 边 气 团 间 的 撞 击 在 1842 年, 他 就 使 用 了 更 现 代 的 关 键 术 语, 把 冬 季 风 暴 看 作 是 地 球 上 大 气 波 动 的 移 动 卢 米 斯 不 仅 第 一 次 定 义 了 中 纬 度 冬 季 风 暴 的 结 构 和 行 为, 他 还 抓 住 了 两 个 当 时 的 气 象 学 家 无 人 能 及 的 基 本 问 题 : 第 一, 是 什 么 导 致 了 第 一 块 云 的 形 成? 第 二, 一 个 形 成 起 来 的 风 暴 为 何 会 终 止? 他 把 原 因 归 于 美 国 中 部 地 区 空 气 的 更 大 的 质 量 和 密 度 这 是 两 天 前 的 风 暴 造 成 的 结 果 二 月 中 旬 的 风 暴 留 下 了 相 似 的 密 度 大 的 冷 空 气, 从 而 激 发 另 一 个 风 暴 的 云 这 样, 一 个 风 暴 会 引 发 它 后 面 的 风 暴, 他 说 道 : 这 个 大 气 引 起 的 波 动 与 暴 风 雨 引 起 的 海 洋 波 动 类 似, 在 最 初 的 扰 动 停 止 很 久 后 仍 然 会 依 照 力 学 定 律 传 播 开 来 对 于 风 暴 终 止 的 原 因, 他 指 向 冷 空 气 波 动 占 据 风 暴 中 心 的 天 气 图 西 北 方 向 的 冷 波 比 风 暴 中 心 移 动 得 快, 他 写 到, 它 开 始 抵 消 凝 结 水 汽 导 致 的 升 温, 然 后 风 暴 强 度 会 迅 速 下 降 在 那 个 时 候, 气 象 学 家 中 的 大 问 题 当 然 与 风 有 关 卢 米 斯 展 示 了 埃 斯 比 辐 射 型 风 和 瑞 德 菲 尔 德 的 旋 转 风 的 图 解, 然 后 宣 布 他 们 的 理 论 都 不 适 合 用 来 描 述 冬 季 大 风 暴 附 图 说 明 了 他 们 俩 的 理 论 都 不 能 准 确 地 描 绘 这 里 所 研 究 的 风 暴, 他 说 到, 甚 至 它 们 其 中 之 一 是 否 能 准 确 描 绘 地 球 表 面 任 何 一 大 片 区 域 风 的 运 动 都 值 得 怀 疑, 他 们 的 组 合 倒 是 经 常 见 到 卢 米 斯 不 仅 展 示 了 向 内 旋 转 的 风 场, 还 解 释 了 它 形 成 的 原 因 风 可 能 会 吹 向 风 暴 中 心, 他 写 到, 在 大 风 暴 中, 这 样 的 集 中 趋 势, 不 管 是 空 气 还 是 水, 都 会 导 致 流 体 向 中 心 流 动, 但 不 是 沿 径 向 而 是 迂 回 地 他 展 示 了 图 上 一 天 到 第 二 天 风 的 旋 转 性 的 增 强 一 定 有 某 种 物 理 原 因 导 致 了 风 的 旋 转, 并 保 证 在 大 风 暴 中 旋 转 的 方 向 一 致, 他 写 到, 由 于 地 球 旋 转, 南 边 的 风 东 移 的 速 度 大 些 ; 北 边 的 风 东 移 速 度 小 些, 所 以 相 对 向 西 运 动 这 意 味 着, 在 北 半 球 风 总 是 沿 同 一 方 向 绕 着 低 气 压 吹 正 如 卢 米 斯 说 的, 在 这 个 地 区, 大 风 暴 的 风 向 很 可 能 是 不 变 的 在 这 篇 以 及 后 来 的 文 章 中 - 这 些 文 章 都 不 是 埃 斯 比 发 表 的 - 瑞 德 菲 尔

67 55 德 的 旋 转 风 框 架 和 这 些 地 图 上 联 系 气 压 的 新 的 等 值 线 更 吻 合, 这 就 是 后 来 众 所 周 知 的 围 绕 风 暴 中 心 的 等 压 线 埃 斯 比 始 终 没 能 克 服 这 个 问 题 由 于 他 对 自 己 理 论 的 正 确 性 深 信 不 疑, 也 可 能 是 他 年 纪 太 大, 使 埃 斯 比 没 能 跨 越 他 的 理 论 发 展 的 关 键 点 贝 奇 后 来 评 论 道, 同 样 的 思 维 方 式 导 致 他 的 观 测 和 归 纳 经 常 不 可 靠 由 于 埃 斯 比 从 未 让 自 己 的 理 论 去 适 应 新 的 风 数 据, 他 更 基 础 性 的 贡 献 关 于 云 的 形 成 和 降 水 是 通 过 对 流 过 程 的 理 解 也 变 得 冷 门 卢 米 斯 总 结 他 著 名 的 论 文 时 指 出, 如 果 对 他 描 绘 的 那 些 线 进 行 更 多 的 研 究 的 话 : 我 们 应 该 能 够 马 上 提 出 一 些 气 象 学 上 稳 定 的 规 律 如 果 我 们 能 够 提 供 美 国 一 年 内 每 天 每 个 地 区 的 天 气 图, 包 含 气 压 温 度 风 天 空 等, 那 么 就 能 永 远 解 决 风 暴 规 律 了 任 何 错 误 的 理 论 在 这 些 证 据 面 前 都 站 不 住 脚 这 一 系 列 图 会 比 迄 今 为 止 气 象 学 上 的 任 何 贡 献 都 更 有 价 值 而 且 这 个 学 科 也 将 会 被 研 究 透 彻 了 但 是 一 年 的 观 测 是 必 须 的 很 可 能 一 年 的 风 暴 只 不 过 是 以 前 那 些 年 的 重 复 而 已

68 56 6. 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 : 描 绘 风 暴 的 天 气 图

69 Storm Watcher 7 约 瑟 夫 亨 利 搭 建 舞 台 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 (Elias Loomis) 在 小 范 围 内 进 行 的 天 气 观 测 的 突 破 性 结 果, 大 大 提 升 了 19 世 纪 中 期 气 象 学 界 对 于 在 更 广 阔 范 围 内 建 立 天 气 观 测 网 的 渴 望 一 个 多 方 合 作 的 有 组 织 的 空 间 上 覆 盖 更 广 的 天 气 观 测 网, 再 加 上 一 个 中 央 机 构 负 责 协 调, 可 能 是 气 象 学 得 以 进 一 步 发 展 所 必 不 可 少 的 缺 少 空 间 上 足 够 大 的 视 野, 对 风 暴 的 研 究 就 好 似 盲 人 摸 象 就 像 詹 姆 斯 埃 斯 比 (James P. Espy) 所 说 : 天 文 学 家 在 某 种 程 度 上 是 可 以 独 立 于 其 他 同 行 的, 他 们 只 要 守 在 自 己 的 望 远 镜 旁, 独 自 等 待 他 们 所 要 观 测 的 恒 星 掠 过 望 远 镜 所 瞄 准 的 那 条 子 午 线 就 行 了 但 是 如 果 气 象 学 家 也 只 埋 头 于 自 己 观 测 的 数 据, 而 没 有 在 其 他 同 行 在 更 广 范 围 内 的 其 他 地 方 所 观 测 的 数 据 来 帮 助 他 理 解 当 前 的 天 气 形 势, 那 就 什 么 也 做 不 了 确 实 如 此, 如 果 没 有 空 间 上 足 够 宽 广 的 观 测 数 据 宽 广 到 起 码 要 与 你 所 研 究 的 对 象 的 尺 度 相 当, 那 么 科 学 家 完 全 有 理 由 怀 疑 这 种 所 谓 的 科 学 又 怎 么 可 能 了 解 风 暴 的 本 质 和 规 律? 卢 米 斯 一 直 倡 导 要 大 打 一 场 轰 轰 烈 烈 的 气 象 观 测 人 民 战 争, 以 取 代 几 个 世 纪 以 来 没 什 么 成 就 的 游 击 战 在 其 1842 年 的 报 告 中, 他 坚 定 地 认 为 : 一 个 覆 盖 全 国 的 规 划 良 好 的 观 测 系 统 在 一 年 之 内 就 会 有 所 建 树, 这 57

70 58 7. 约 瑟 夫 亨 利 : 搭 建 舞 台 远 比 那 些 孤 立 的 气 象 记 录 要 强 得 多, 不 仅 如 此, 新 系 统 还 能 带 来 更 准 确 更 全 面 更 连 续 的 观 测 结 果 所 谓 的 孤 立 的 气 象 记 录, 是 指 美 国 陆 军 早 在 1819 年 就 开 始 的 天 气 观 测 陆 军 外 科 医 生 将 军 约 瑟 夫 拉 维 尔 (Joseph Lovell) 博 士 就 曾 首 先 开 始 这 种 观 测, 他 的 目 的 是 为 了 探 寻 天 气 和 士 兵 健 康 以 及 生 理 反 应 之 间 的 联 系, 这 些 天 气 观 测 本 身 并 不 包 含 他 对 气 象 学 的 任 何 兴 趣 可 是 到 了 1842 年, 埃 斯 比 被 美 国 陆 军 医 疗 部 (the Army Medical Department) 录 用, 他 便 开 始 着 手 使 用 这 一 观 测 系 统 和 记 录, 用 于 他 所 感 兴 趣 的 天 气 研 究 在 1830 年 代 至 1840 年 代 早 期, 尽 管 研 究 天 气 和 风 暴 理 论 的 人 们 很 渴 望 发 展 全 国 范 围 内 的 大 型 天 气 观 测 系 统, 但 几 乎 没 有 人 切 实 拿 出 哪 怕 一 份 具 体 的 方 案 这 个 国 家 实 际 上 已 深 陷 经 济 泥 潭 在 俄 亥 俄 州 的 哈 德 逊 市, 卢 米 斯 的 工 资 一 直 被 西 储 大 学 (Western Reserve College) 拖 欠, 因 此 现 金 严 重 不 足, 以 至 于 其 国 内 的 很 多 商 业 活 动 都 只 能 以 物 物 交 换 的 形 式 进 行 在 安 德 鲁 杰 克 逊 (Andrew Jackson) 任 总 统 时 期 的 美 国, 政 客 们 总 爱 吹 嘘 他 们 有 多 么 平 凡 和 多 么 草 根, 科 学 的 价 值 在 整 个 社 会 中 被 严 重 低 估, 至 少 是 非 常 模 糊, 其 中 气 象 科 学 的 价 值 尤 其 得 不 到 认 同 除 了 少 数 几 个 科 学 狂 人 对 美 国 风 暴 进 行 了 积 极 的 研 究 和 思 考, 基 本 上 气 象 学 能 带 给 这 个 社 会 的, 也 不 过 就 是 类 似 埃 斯 比 所 说 的 他 能 通 过 放 大 火 制 造 一 场 大 雨 这 类 的 大 话 而 已 卢 米 斯 一 直 坚 守 他 最 初 的 愿 望 : 吸 引 足 够 多 的 市 民 加 入 到 他 的 天 气 观 测 的 人 民 战 争 中 来, 这 样 所 有 争 论 立 刻 就 可 以 平 息, 人 们 将 不 再 嘲 笑 我 们 的 想 法, 因 为 我 们 是 有 可 能 预 报 即 将 到 来 的 风 暴 的 但 是, 在 当 时 的 1843 年, 他 确 实 承 诺 的 太 多 了 如 果 没 有 远 距 离 快 速 通 讯 装 置, 人 们 怎 么 可 能 及 时 发 现 冬 季 天 气 系 统 稳 定 地 从 西 向 东 运 动, 横 扫 整 个 国 家? 也 同 样 没 有 理 由 相 信, 人 们 只 通 过 这 样 一 个 观 测 网, 就 能 预 报 风 暴 的 移 动 路 径, 并 在 风 暴 到 来 之 前 及 时 发 出 天 气 预 警 在 当 时 的 上 流 社 会, 未 来 天 气 是 可 以 预 报 的 这 种 观 点 并 不 流 行, 甚 至 从 没 有 被 严 肃 地 讨 论 过 特 别 是 在 英 格 兰, 这 种 观 点 甚 至 是 令 人 厌 恶 和 反 感 的 预 报 天 气 这 种 事, 还 没 有 摆 脱 长 期 以 来 形 成 的 坏 名 声, 甚 至 与 占 卜 中 世 纪 占 星 术 巫 术 等 齐 名 当 时 甚 至 有 成 文 的 法 律, 明 确 禁 止 预 报 天 气 的 行 为 在 广 袤 的 欧 洲 大 陆, 在 那 种 保 守 的 社 会 氛 围 中, 那 些 所 谓 的 学 者 和 科 学

71 59 家 小 心 翼 翼 地 护 卫 着 他 们 所 谓 的 科 学 领 地 法 国 杰 出 的 天 文 学 家 兼 物 理 学 家 弗 朗 索 瓦 阿 拉 戈 (Francois Arago) 在 1845 年 曾 深 刻 地 指 出 : 不 论 科 学 已 经 取 得 了 怎 样 的 进 步, 那 些 珍 视 自 身 声 誉 的 受 人 尊 重 的 科 学 家 们, 从 未 冒 险 地 去 预 报 过 天 气 只 有 在 美 洲 大 陆 这 篇 独 特 的 土 地 上, 才 诞 生 了 如 此 众 多 特 殊 的 个 体, 正 是 他 们 的 努 力, 才 使 得 在 整 片 北 美 大 陆 的 范 围 内 建 立 大 规 模 天 气 观 测 网 成 为 了 可 能 站 在 历 史 的 角 度 上 反 思, 这 一 切 并 不 应 仅 仅 归 结 为 一 连 串 偶 然 的 事 件 大 量 的 金 钱, 就 像 天 堂 的 甘 露, 都 来 自 于 一 个 充 满 好 奇 心 的 英 国 人 1 的 馈 赠 并 且 对 于 气 象 学 而 言 无 比 幸 运 的 是, 这 些 钱 都 交 到 了 约 瑟 夫 亨 利 (Joseph Henry) 的 手 里 作 为 那 个 时 代 最 著 名 的 美 国 物 理 学 家, 他 并 没 有 紧 紧 捂 住 钱 袋 子, 而 是 在 非 常 关 键 的 时 候 用, 这 笔 钱 完 成 一 个 伟 大 的 创 举 从 实 验 室 里 走 出 来 的 伟 大 学 者 亨 利, 将 用 他 所 掌 握 的 技 术 力 量 彻 底 改 变 天 气 科 学 的 面 貌 1820 年 至 1830 年 间, 通 过 与 查 理 斯 惠 特 斯 登 爵 士 (Sir Charles Wheatstone) 和 迈 克 尔 法 拉 第 (Michael Faraday) 在 英 国 的 合 作, 亨 利 发 现 了 隐 藏 于 电 背 后 的 电 磁 理 论 在 位 于 普 林 斯 顿 的 新 泽 西 学 院 (College of New Jersey), 亨 利 总 是 兴 致 勃 勃 地 给 学 生 们 演 示 如 何 使 用 电 磁 波 发 送 电 报, 实 际 上 这 比 萨 谬 莫 尔 斯 (Samuel F. Morse) 真 正 发 明 电 报 并 将 其 推 向 市 场 要 早 了 10 年 他 早 先 的 学 生, 后 来 在 新 泽 西 学 院 任 教 授 的 亨 利 卡 梅 伦 (Henry D. Cameron) 曾 这 样 评 价 道 : 将 软 铁 的 磁 化 性 质 利 用 起 来, 辅 以 远 距 离 的 电 流 传 输, 成 就 了 他 伟 大 的 科 学 发 现 他 所 发 明 那 个 小 仪 器, 不 仅 仅 证 明 了 电 磁 转 换 的 可 能 性, 更 开 启 了 电 磁 型 电 报 的 时 代 亨 利 是 一 个 心 无 旁 骛 的 科 学 家, 他 无 私 地 将 其 发 现 贡 献 给 整 个 科 学 界, 而 没 有 利 用 他 的 发 现 进 行 任 何 面 向 实 用 的 商 业 开 发 1845 年, 世 界 上 第 一 封 实 用 电 报 成 功 从 华 盛 顿 拍 往 巴 尔 的 摩, 亨 利 立 刻 意 识 到 这 对 于 气 象 学 意 味 着 什 么 : 利 用 这 种 全 新 的 长 距 离 通 信 方 法, 人 们 可 以 完 成 在 全 国 范 围 内 建 立 大 规 模 天 气 观 测 网 的 目 标, 而 这 将 显 著 提 升 气 象 科 学 的 基 础 性 地 位 没 有 人 知 道 究 竟 是 什 么 让 詹 姆 斯 史 密 斯 森 (James Smithson) 着 了 迷, 让 这 位 诺 森 伯 兰 郡 (Northumberland) 公 爵 私 生 子 把 自 己 的 全 部 遗 产 都 捐 1 这 里 是 指 史 密 森 尼 学 院 (Smithsonian Institution) 的 捐 助 人 詹 姆 斯 史 密 斯 森 (James Smithson)

72 60 7. 约 瑟 夫 亨 利 : 搭 建 舞 台 图 7.1: 约 瑟 夫 亨 利 的 肖 像

73 61 给 了 一 个 他 从 未 踏 足 的 国 家 这 笔 财 富 被 用 来 在 华 盛 顿 特 区 建 立 了 史 密 森 尼 学 院 (Smithsonian Institution), 该 学 院 的 宗 旨 是 创 造 并 传 播 知 识 (Increase and Diffusion of Knowledge) 此 前 还 从 没 有 人 见 识 过 如 此 慷 慨 的 捐 赠 行 为 1829 年, 史 密 斯 森 去 世, 但 直 到 1836 年, 他 的 侄 子 他 唯 一 法 定 继 承 人 也 去 世 ( 未 留 下 子 嗣 ) 后, 这 笔 遗 产 才 正 式 生 效 当 时 美 国 正 处 于 一 次 经 济 衰 退 中, 因 此 国 会 为 如 何 处 置 这 笔 总 计 50 万 美 元 ($ ) 的 遗 产 而 不 断 讨 价 还 价, 拖 延 了 整 整 10 年, 直 到 1846 年, 才 由 一 个 独 立 的 遗 产 继 承 小 组 接 管 这 个 小 组 随 后 开 始 搜 寻 一 名 主 席, 许 多 世 界 顶 尖 的 学 者, 包 括 法 国 阿 拉 戈 和 法 拉 第 以 及 英 国 的 大 卫 布 鲁 斯 特 爵 士 (Sir David Brewster) 在 内, 都 纷 纷 写 来 推 荐 信, 推 荐 新 泽 西 学 院 的 数 学 和 自 然 科 学 教 授 亨 利 布 鲁 斯 特 爵 士 这 样 写 道 : 本 杰 明 富 兰 克 林 (Benjamin Franklin) 的 斗 篷 毫 无 疑 问 落 在 了 亨 利 的 肩 膀 上 这 个 比 喻 后 来 很 有 名, 常 常 加 在 亨 利 头 上 其 实 不 管 是 富 兰 克 林 还 是 亨 利, 他 们 都 有 共 同 的 特 点 : 即 对 科 学 异 常 敏 感 持 开 放 自 由 的 态 度 并 且 有 很 高 的 道 德 标 准 作 为 一 个 从 没 有 进 过 大 学 接 受 过 高 等 教 育 的 人, 亨 利 就 这 样 被 遗 产 继 承 小 组 一 致 通 过 地 选 为 史 密 森 尼 学 院 首 任 秘 书 长 气 象 学 家 们 很 快 就 知 道 了 他 们 的 好 朋 友 亨 利 担 任 了 史 密 森 尼 学 院 的 新 秘 书 长 与 富 兰 克 林 一 样, 亨 利 一 生 坚 持 每 天 都 花 几 个 小 时 来 研 究 电 的 特 征, 包 括 闪 电, 甚 至 还 包 括 大 气 的 一 些 神 秘 性 质 他 从 未 宣 称 过 自 己 是 气 象 学 家, 尽 管 他 掌 握 了 很 多 与 天 气 有 关 的 知 识 并 写 了 很 多 有 关 气 象 学 的 文 章 他 还 一 直 是 气 象 学 家 詹 姆 斯 埃 斯 比 (James Espy) 的 挚 友, 并 且 他 一 直 保 持 着 对 头 顶 上 变 幻 莫 测 的 天 气 现 象 的 浓 厚 兴 趣 和 进 行 业 余 观 测 的 习 惯 在 亨 利 早 年 的 事 业 中, 亨 利 曾 经 亲 身 参 与 并 非 常 熟 悉 美 国 第 一 个 小 规 模 的 由 志 愿 者 组 成 的 天 气 观 测 网 1825 年, 纽 约 州 法 院 让 纽 约 州 立 大 学 的 继 任 者 负 责 组 建 覆 盖 全 州 的 天 气 观 测 系 统 两 年 之 后, 亨 利 作 为 阿 尔 巴 尼 学 院 (Albany Academy) 年 轻 的 数 学 和 物 理 教 授, 被 征 召 去 整 理 数 据 整 整 五 年, 亨 利 专 心 致 志 地 在 学 院 里 整 理 着 海 量 的 数 据, 他 小 心 翼 翼 地 将 观 测 数 据 制 表, 并 每 年 公 开 发 布 数 据 报 告, 将 有 用 的 观 测 信 息 提 供 给 除 天 气 研 究 之 外 的 气 候 学 者 埃 斯 比 在 位 于 费 城 的 富 兰 克 林 学 院 (Franklin Institute) 的 气 象 学 委 员 会 的 支 持 下, 为 宾 夕 法 尼 亚 州 也 做 了 类 似 的 事 1837 年, 宾 州 法 院 拨 款

74 62 7. 约 瑟 夫 亨 利 : 搭 建 舞 台 4000 美 元 用 于 购 置 志 愿 者 观 测 网 络 所 需 的 仪 器 但 不 幸 的 是, 由 于 州 内 各 郡 行 政 当 局 的 冲 突, 本 该 各 个 郡 完 成 的 观 测 和 志 愿 者 组 织 都 出 了 问 题, 使 得 这 个 支 离 破 碎 的 观 测 网 在 10 年 之 后 就 无 法 正 常 连 续 运 行 了 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 (Elias Loomis) 也 曾 经 试 图 说 服 俄 亥 俄 州 的 立 法 院, 从 财 政 上 支 持 在 本 州 内 组 建 天 气 观 测 网, 但 最 终 没 能 成 行 亨 利 接 手 史 密 森 尼 学 院 后, 首 先 希 望 做 一 件 大 事, 即 建 立 全 国 范 围 内 的 气 象 观 测 网 亨 利 采 纳 了 埃 斯 比 和 卢 米 斯 的 建 议, 以 卢 米 斯 于 1842 年 曾 展 示 给 美 国 哲 学 学 会 (American Philosophical Society) 的 一 项 远 景 规 划 为 基 础 美 利 坚 合 众 国 最 适 合 发 展 这 一 伟 大 的 事 业, 卢 米 斯 曾 写 道, 只 覆 盖 一 小 片 区 域 的 观 测 网 是 远 远 不 够 的, 它 不 能 展 示 大 型 风 暴 的 全 貌 如 果 我 们 放 眼 全 球, 就 会 发 现 想 找 一 块 和 北 美 一 样 的 大 陆, 有 着 如 此 众 多 可 以 信 赖 的 业 余 观 测 者 的 大 陆, 是 多 么 的 困 难 在 欧 洲, 他 们 也 许 有 机 会 发 展 类 似 的 观 测 网 组 织, 但 事 实 上 他 们 困 难 重 重, 因 为 他 们 包 含 太 多 面 积 不 大 的 小 国, 而 且 各 个 国 家 又 说 着 不 同 的 语 言, 这 严 重 影 响 了 他 们 建 立 统 一 观 测 网 的 效 率 而 美 国, 毫 无 疑 问, 提 供 了 最 有 希 望 的 土 壤, 我 们 应 该 开 展 这 项 伟 大 的 事 业 卢 米 斯 所 展 示 的 民 族 自 豪 感 肯 定 深 深 吸 引 了 亨 利 和 其 他 遗 产 继 承 小 组 的 成 员, 因 为 他 们 也 正 渴 望 快 速 建 立 起 这 个 新 兴 的 国 家 级 科 学 院 的 学 术 声 誉 卢 米 斯 这 样 总 结 美 国 的 独 特 优 势 : 相 比 于 欧 洲, 我 们 这 个 国 家 几 乎 没 有 什 么 科 学 上 发 展 的 障 碍, 这 是 我 们 的 巨 大 优 势 所 在 难 道 我 们 不 应 该 明 智 地 毕 其 功 于 一 役 吗? 难 道 我 们 不 应 该 集 中 所 有 力 量 攻 克 眼 前 这 个 堡 垒 吗? 卢 米 斯 与 亨 利 几 乎 同 时 意 识 到 刚 刚 诞 生 的 电 报 系 统 对 于 气 象 观 测 具 有 巨 大 的 潜 在 价 值 卢 米 斯 在 给 亨 利 的 一 封 信 中 这 样 写 道 : 当 电 报 可 以 从 纽 约 市 发 到 新 奥 尔 良 或 圣 路 易 斯, 这 种 新 东 西 所 带 来 的 能 力 扩 展 就 远 远 超 过 了 它 本 身 的 商 业 价 值 1847 年, 亨 利 向 史 密 森 尼 学 院 遗 产 继 承 小 组 汇 报 : 美 国 科 学 界 已 在 气 象 学 方 面 取 得 长 足 进 步, 这 远 远 超 过 了 其 它 物 理 科 学 方 面 的 进 步 他 这 样 说 道 : 很 多 重 要 技 术 的 更 新 换 代 已 经 到 来, 并 已 被 理 论 所 证 明, 它 们 将 使 我 们 能 以 科 学 的 精 度 进 行 观 测, 而 且 几 乎 不 会 失 败, 我 们 必 将 会 获 得 很 多 新 的 有 意 义 的 结 果 我 建 议 组 建 一 个 气 象 观 测 系 统, 覆 盖 北 美 大 陆, 直 至 最 远 的 地 方 对 于 组 建 这 样 一 个 网 络, 这 个 时 点 是 特 别 有 希 望 的, 他 如 是 说,

75 63 因 为 美 国 的 国 民 已 经 广 泛 分 布 到 北 美 大 陆 的 各 个 地 方, 特 别 是 南 边 和 西 边 这 个 电 报 观 测 系 统 的 不 断 延 伸, 将 大 大 有 利 于 北 边 和 东 边 的 观 测 者 了 解 风 暴 在 到 达 当 地 之 前 的 情 况 史 密 森 尼 学 院 为 此 启 动 了 两 项 气 象 科 学 计 划 第 一 项 计 划 是 邮 寄 计 划, 覆 盖 全 国 的 观 测 志 愿 者 们 每 天 要 记 录 自 己 当 地 的 天 气 状 况, 然 后 每 个 月 将 这 些 逐 日 的 气 象 记 录 一 起 邮 寄 到 位 于 华 盛 顿 特 区 的 学 院 秘 书 处, 在 那 里 这 些 记 录 会 被 重 新 整 理 制 表, 并 每 年 结 集 出 版, 供 研 究 人 员 自 由 使 用 在 短 短 几 年 中, 这 套 系 统 就 吸 纳 了 来 自 全 国 各 地 的 将 近 600 名 普 通 的 业 余 观 测 者, 这 大 大 提 升 了 史 密 森 尼 学 院 在 公 众 心 中 的 知 名 度, 并 大 大 促 进 了 公 众 对 气 象 科 学 的 关 注 和 兴 趣 成 为 一 名 史 密 森 尼 观 测 者 一 时 成 为 流 行 于 城 市 间 的 荣 誉 和 时 尚 这 一 套 由 志 愿 者 记 录 的 观 测 数 据 后 来 被 气 象 学 者 使 用 了 很 多 年 第 二 项 计 划 相 对 规 模 较 小, 但 被 证 明 有 更 大 的 知 名 度, 而 且 第 二 项 计 划 快 速 改 变 了 美 国 政 府 对 于 气 象 学 的 社 会 价 值 的 印 象 1849 年, 亨 利 启 动 了 这 项 只 包 括 20 个 电 报 发 报 员 在 内 的 覆 盖 全 国 的 电 报 网 络 这 些 电 报 站 的 电 报 员 每 天 要 定 时 发 报, 电 报 内 容 是 在 握 手 信 号 之 后 要 简 要 描 述 当 地 的 天 气 实 况 到 1850 年, 在 史 密 森 尼 学 院 大 厅 的 墙 上, 一 张 硕 大 的 美 国 地 图 显 示 了 全 国 各 地 实 时 传 来 的 天 气 实 况 通 过 简 单 的 符 号 和 不 同 颜 色 的 灯 光, 就 标 明 了 哪 里 在 下 雨 或 下 雪, 哪 里 是 晴 天 他 们 甚 至 还 在 图 上 标 注 了 冬 季 冷 气 团 向 东 的 移 动 路 径 这 张 大 地 图 板 成 为 到 史 密 森 尼 学 院 参 观 的 人 们 最 喜 欢 的 展 览 通 过 它, 人 们 可 以 看 到 远 在 异 地 的 亲 朋 好 友 正 在 经 历 怎 样 的 天 气 偶 尔 人 们 会 看 到, 亨 利 就 站 在 这 面 地 图 前, 向 大 家 介 绍 天 气 的 基 本 原 理 和 风 暴 的 移 动 公 众 对 气 象 学 的 兴 趣 因 此 而 与 日 俱 增 后 来 亨 利 还 把 史 密 森 尼 学 院 大 厅 中 的 这 张 地 图 的 拷 贝 转 发 给 华 盛 顿 晚 星 (Washington Evening Star) 报 用 于 每 日 出 版 每 当 他 在 图 上 确 切 地 看 到 风 暴 移 动 到 辛 辛 那 提 时, 他 就 非 常 有 信 心 地 在 华 盛 顿 晚 星 报 上 发 表 今 晚 Smithsonian 学 院 的 公 共 讲 座 将 因 下 雨 而 取 消 的 通 告 后 来, 美 国 南 北 战 争 (The Civil War) 极 大 地 破 坏 了 史 密 森 尼 学 院 所 建 立 起 来 的 天 气 观 测 网 1865 年, 一 场 灾 难 性 的 大 火 烧 毁 了 史 密 森 尼 学 院 的 建 筑, 为 了 恢 复 其 华 丽 的 建 筑 结 构, 学 院 花 费 了 大 量 金 钱, 这 严 重 制 约 了 学 院 重 建 气 象 观 测 网 的 能 力 但 是 尽 管 如 此, 史 密 森 尼 学 院 仍 然 尽 可

76 64 7. 约 瑟 夫 亨 利 : 搭 建 舞 台 能 地 践 行 它 最 初 的 目 标 : 推 动 气 象 科 学, 并 生 动 地 传 播 知 识 (Diffusion of Knowledge), 以 至 于 美 国 联 邦 政 府 终 于 在 1871 年 创 建 了 国 家 级 的 国 家 天 气 服 务 (National Weather Service) 后 来 的 克 里 夫 兰 阿 比 (Cleveland Abbe), 作 为 第 一 任 首 席 科 学 家, 为 新 的 国 家 天 气 服 务 工 作 达 45 年 之 久, 他 对 亨 利 在 气 象 科 学 发 展 中 的 重 要 作 用 赞 赏 有 嘉 : 尽 管 我 们 国 家 可 以 自 吹 有 一 大 批 杰 出 的 气 象 学 家, 他 们 的 工 作 大 大 促 进 了 我 们 对 大 气 运 动 规 律 的 认 识, 但 恐 怕 没 人 敢 说 比 亨 利 对 我 们 这 个 分 支 学 科 的 贡 献 更 大 阿 比 还 说, 毫 无 疑 问, 亨 利 最 重 要 的 贡 献, 就 是 他 为 天 气 观 测 和 预 报 服 务 安 装 了 电 报 网 络 亨 利 作 为 史 密 森 尼 学 院 秘 书 长, 一 直 工 作 到 他 生 命 的 尽 头 晚 年 的 亨 利 深 受 肾 炎 的 折 磨, 在 他 80 岁 的 时 候, 在 其 挚 爱 的 亲 人 和 深 感 痛 苦 的 朋 友 的 陪 伴 下, 亨 利 于 1878 年 5 月 13 日 走 完 了 自 己 的 一 生 在 他 去 世 前 所 说 的 几 句 话 中, 他 仍 然 询 问 了 当 时 的 天 气, 以 及 询 问 了 窗 外 的 风 从 什 么 方 向 吹 来 亨 利 的 葬 礼 盛 况 空 前, 很 多 市 民 都 前 来 吊 唁, 仿 佛 为 国 家 领 袖 举 行 国 葬 一 样

77 Storm Watcher 8 马 修 莫 里 有 争 议 的 风 暴 美 国 海 军 的 马 修 莫 里 (Matthew Fontaine Maury) 中 尉 曾 构 想 并 执 行 了 一 个 非 常 伟 大 但 又 简 单 的 主 意 : 收 集 穿 越 海 洋 的 船 只 的 航 海 日 志, 把 上 面 记 录 的 洋 流 和 风 向 的 观 测 数 据 画 在 图 上 然 后 把 这 些 图 表 印 刷 出 版 并 分 发 给 那 些 之 前 提 供 航 海 日 志 的 船 员 们 这 些 关 于 风 和 洋 流 的 图 表 是 第 一 个 关 于 每 年 不 同 时 刻 平 均 的 穿 越 海 洋 最 佳 路 径 和 其 周 边 环 境 的 系 统 化 的 信 息 船 长 们 第 一 次 享 受 到 了 他 们 分 享 经 验 带 来 的 好 处 这 些 图 表 对 于 在 海 上 减 少 航 程 节 省 支 出 和 安 全 航 行 都 非 常 有 用, 它 们 为 莫 里 带 来 了 国 际 声 望 许 多 人 认 为 这 次 航 运 业 的 巨 大 发 展 归 公 于 伟 大 的 科 学 工 作, 所 以, 他 们 把 莫 里 看 作 是 一 名 伟 大 的 科 学 家 莫 里 是 他 们 给 予 如 此 高 评 价 的 第 一 人 这 位 对 19 世 纪 航 运 业 作 出 如 此 大 的 贡 献 的 人 一 时 间 受 到 很 多 人 的 敬 佩, 并 在 政 治 上 颇 受 关 注, 但 是, 他 从 没 能 说 服 同 时 代 的 美 国 主 流 科 学 家 们 认 同 他 是 他 们 中 的 一 员 其 他 学 科 的 科 学 家 因 为 气 象 学 的 统 治 地 位, 也 来 抵 制 他 对 像 亚 力 山 大 贝 奇 (Alexander Dallas Bache) 和 约 瑟 夫 亨 利 (Joseph Henry) 这 样 的 人 来 说 莫 里 无 论 在 理 论 方 面 还 是 实 践 方 面 都 称 不 上 是 一 名 科 学 家 从 任 何 方 面 来 说, 他 都 是 一 个 视 野 开 阔 并 且 非 常 有 激 情 和 野 心 的 军 人 即 使 他 不 是 一 位 科 学 观 测 家 或 者 理 论 家, 他 仍 是 一 位 多 产 的 65

78 66 8. 马 修 莫 里 : 有 争 议 的 风 暴 作 家 以 及 在 许 多 学 科 都 很 著 名 的 公 众 演 说 家 他 写 的 东 西 都 是 引 用 其 他 人 的 科 学 工 作, 但 是 因 为 他 不 愿 承 认 这 一 点, 这 使 他 在 科 学 界 臭 名 昭 著 他 发 表 的 文 章 上 只 会 写 莫 里 这 一 个 名 字 ( 而 不 会 加 入 其 他 贡 献 者 的 名 字 ) 尽 管 如 此, 他 还 是 造 成 了 一 个 有 趣 的 文 化 争 议 到 目 前 为 止, 这 些 关 于 莫 里 的 不 同 甚 至 相 反 的 评 价 仍 然 存 在 大 部 分 对 莫 里 持 不 批 评 观 点 的 人 文 方 面 的 历 史 学 家 和 学 者 把 他 形 容 为 一 个 科 学 家, 甚 至 是 一 个 科 学 大 家 海 洋 科 学 的 奠 基 人 对 历 史 学 家 伯 纳 德 渥 托 (Bernard de Voto) 来 说, 他 一 百 年 以 后 形 容 莫 里 是 他 所 在 时 代 宇 宙 的 巨 人 或 者 整 个 国 家 最 重 要 的 科 学 家 莫 里 著 名 的 书 籍, 出 版 于 1855 年 的 海 洋 地 理 学, 经 常 被 认 为 是 海 洋 科 学 领 域 的 基 础 教 科 书, 特 别 是 对 于 还 没 有 读 过 它 的 人 来 说 海 洋 地 理 学 并 不 是 一 部 传 统 意 义 上 关 于 海 洋 和 大 气 现 象 的 科 学 教 科 书, 书 中 充 满 了 抒 情 的 描 写, 莫 里 还 慷 慨 地 把 圣 经 加 入 到 它 的 引 文 中 书 中 的 很 多 结 论 都 不 太 可 信, 并 且 甚 至 在 它 们 被 写 进 书 中 的 时 候 就 已 经 过 时 了 而 事 实 上, 除 了 莫 里 自 己 在 他 学 术 生 涯 的 末 期 作 为 弗 吉 尼 亚 军 事 学 院 的 教 授 时 曾 使 用 过 它, 海 洋 地 理 学 从 没 被 其 他 任 何 人 当 作 教 科 书 来 使 用 于 是, 到 现 在, 大 部 分 海 洋 和 气 象 的 科 学 家 都 不 把 莫 里 当 成 是 他 们 学 科 的 奠 基 人 对 于 法 国 物 理 学 家 马 赛 尔 - 路 易 斯 布 里 渊 (Marcel-Louis Brillouin) 来 说, 他 在 世 纪 之 交 时 曾 写 道, 海 洋 地 理 学 已 经 可 以 被 称 为 一 件 稀 奇 的 工 艺 品 每 次, 当 他 虔 诚 的 乐 观 主 义 在 那 些 文 字 华 丽 的 段 落 迸 发 出 来 的 时 候, 它 们 似 乎 更 像 是 一 种 幼 稚 的 鼓 舞, 而 非 优 美 的 文 学 形 式 这 个 法 国 人 写 道 关 于 他 作 为 作 家 的 质 量, 如 果 说 他 没 有 科 学 家 的 思 想, 那 他 也 是 一 个 实 干 家 和 其 他 科 学 家 一 样, 布 理 渊 把 莫 里 对 航 海 图 表 的 巨 大 贡 献 和 他 的 气 象 思 维 严 格 的 区 分 开 来 无 论 莫 里 的 观 点 考 虑 了 什 么 关 于 大 气 环 流 的 知 识, 他 的 这 一 成 就 仅 仅 是 观 测 资 料 累 积 的 直 接 结 果, 这 种 当 时 造 成 的 假 象 后 来 已 经 被 纠 正 当 莫 里 受 到 公 众 关 注 的 时 候, 他 的 工 作 一 直 都 不 是 科 学 家 们 认 真 研 究 的 主 题 他 的 名 字 从 来 没 有 出 现 在 他 们 的 著 作 中 莫 里 1806 年 出 生 于 弗 吉 尼 亚 的 弗 雷 德 里 克 斯 堡, 在 田 纳 西 被 抚 养 长 大 并 在 当 地 条 件 艰 苦 的 乡 村 学 校 受 到 教 育 他 于 1825 年 加 入 海 军 并 成 为 见 习 军 官 他 在 海 上 渡 过 了 9 年 时 光, 第 一 次 登 上 白 兰 地 号 是 在 这 艘 军 舰 送 美 国 革 命 战 争 英 雄 马 奎 斯 拉 法 耶 特 (Marquis de Lafayette) 完 成 在 美 国 的 胜 利 巡 游 回 法 国 的 时 候 随 后 莫 里 在 温 森 斯 号 渡 过 了 4 年 的 环 游 世 界 的

79 图 8.1: 马 修 莫 里 的 肖 像 67

80 68 8. 马 修 莫 里 : 有 争 议 的 风 暴 时 光, 接 着 他 加 入 了 一 个 美 国 南 太 平 洋 长 期 巡 逻 团 队 这 些 航 行 中, 海 军 军 官 缺 乏 航 海 工 具 的 现 状 使 他 印 象 深 刻 1834 年, 他 写 了 一 本 关 于 海 洋 航 行 的 书, 这 本 书 后 来 成 为 了 一 本 海 军 标 准 教 科 书 1839 年 一 场 驿 站 马 车 事 故 使 他 的 右 腿 永 久 性 瘫 痪, 从 而 终 结 了 他 的 海 洋 任 务 生 涯 这 次 受 伤 使 得 他 在 1842 年 被 任 命 为 华 盛 顿 海 军 图 表 仪 器 库 的 主 管, 在 那 里, 他 启 动 了 他 伟 大 的 图 表 计 划 但 是 雄 心 勃 勃 的 莫 里 的 脑 海 中 所 有 的 不 仅 仅 是 水 文 学 尽 管 莫 里 在 天 文 学 方 面 没 有 经 过 任 何 训 练 和 实 践, 他 却 在 1844 年 被 来 自 弗 吉 尼 亚 的 海 军 部 长 约 翰 梅 森 (John Mason) 认 为 是 全 国 担 任 海 军 天 文 台 主 管 的 最 佳 人 选 梅 森 有 可 能 是 想 选 择 一 名 海 军 军 官 而 不 是 一 名 更 有 能 力 的 民 间 科 学 家, 因 为 海 军 中 有 许 多 可 供 选 择 的 天 文 学 家 和 具 有 更 强 科 学 素 养 的 军 官 这 次 任 命, 伴 随 着 莫 里 对 自 己 和 他 领 导 的 机 构 的 强 大 的 自 信, 带 着 他 进 入 到 与 18 世 纪 60 年 代 美 国 主 流 科 学 家, 特 别 是 以 贝 奇 为 核 心 的 集 团 的 逐 步 升 级 的 争 论 和 竞 争 中 物 理 学 家 亨 利, 哈 佛 大 学 的 本 杰 明 皮 尔 士 (Benjamin Peirce) 当 时 一 流 的 数 学 家, 和 瑞 士 出 生 的 伟 大 的 地 质 学 家 路 易 斯 阿 加 西 (Louis Agassiz) 都 是 一 个 名 为 流 浪 者 (Lazzaroni) 的 组 织 的 成 员, 流 浪 者 得 名 于 对 那 不 勒 斯 的 乞 丐 的 暗 语 称 呼 他 们 是 世 纪 之 交 出 现 的 那 一 代 大 学 教 育 培 养 出 的 科 学 家 的 领 导 人 物, 他 们 的 出 现 提 高 了 美 国 科 学 家 的 专 业 水 平 和 国 家 整 体 的 科 研 水 平 对 这 些 科 学 家 来 说, 特 别 是 华 盛 顿 的 亨 利 和 贝 奇, 莫 里 是 他 们 中 间 的 吹 牛 者, 他 最 多 也 就 会 用 他 的 政 治 实 力 吓 吓 人 前 议 长 约 翰 亚 当 斯 (John Adams) 是 众 议 院 中 少 有 的 对 科 学 感 兴 趣 的 成 员 他 所 在 的 华 盛 顿 的 政 治 家 们, 对 那 些 在 企 业 中 想 为 他 们 的 项 目 申 请 联 邦 资 助 的 发 明 家 工 程 师 甚 至 是 伪 科 学 家 来 说, 是 最 容 易 捕 获 的 猎 物 当 时, 人 们 正 在 为 了 证 实 两 极 地 区 通 往 地 球 内 部 的 洞 穴 入 口 的 存 在 性 而 组 建 探 险 队 埃 斯 比 也 正 在 推 出 他 关 于 西 部 放 火 东 部 降 雨 的 理 论 早 在 1838 年, 亨 利 就 写 信 给 当 时 在 欧 洲 旅 游 的 贝 奇 提 到 关 于 最 让 人 厌 恶 的 欺 骗 行 为 导 致 参 议 院 委 员 会 在 海 军 事 务 方 面 发 表 了 一 个 十 分 荒 唐 而 幼 稚 的 关 于 地 磁 场 的 论 断 的 声 明 亨 利 把 那 份 被 称 之 为 值 得 社 会 认 可 和 国 会 赞 助 的 声 明 叫 做 这 个 国 家 的 耻 辱, 并 主 张 类 似 的 声 明 在 官 方 公 布 前 应 该 经 过 科 学 家 们 的 检 验 我 经 常 思 考 你 们 经 常 发 表 的 一 些 论 断, 我 认 为 我 们 必 须 把 欺 骗 消 灭, 否 则 欺 骗 将 会 把 我 们 的 科 学 消 灭, 亨 利 写 道

81 69 对 亨 利 和 贝 奇 来 说, 莫 里 甚 至 是 一 个 更 直 接 的 威 胁 时 任 美 国 海 岸 与 大 地 测 量 局 主 管 的 贝 奇 生 活 在 害 怕 海 军 将 会 利 用 一 些 伎 俩 让 财 务 部 把 他 的 这 一 民 间 机 构 控 制 起 来, 并 使 它 成 为 莫 里 的 海 道 测 量 机 构 的 一 部 分 的 恐 惧 中 在 莫 里 的 指 使 下, 海 军 几 乎 要 在 1851 年 成 功 了 在 这 个 事 件 的 背 后, 贝 奇 和 莫 里 曾 为 争 夺 大 西 洋 沿 岸 和 公 海 上 的 项 目 的 控 制 权 进 行 了 各 种 斗 争 在 国 家 的 首 都, 他 们 依 靠 一 些 权 利 经 纪 人, 用 军 事 规 定 和 民 用 规 定 来 控 制 美 国 科 学 界 以 此 获 得 联 邦 政 府 的 财 政 支 持 在 莫 里 提 出 航 海 图 的 同 时, 他 提 议 扩 充 一 本 前 所 未 有 的 航 海 指 南, 这 体 现 了 他 对 于 科 学 事 件 的 超 凡 脱 俗 的 见 解 然 而, 读 到 这 些 记 载 的 人 却 没 有 看 到 其 他 人 的 贡 献 : 比 如 海 洋 测 量 局 测 量 海 岸 线 的 工 作 史 密 森 尼 学 会 发 起 的 气 象 学 研 究 等 等 作 为 富 兰 克 林 的 曾 孙, 贝 奇 在 莫 里 拿 他 著 名 的 曾 祖 父 的 研 究 来 证 明 自 己 关 于 湾 流 的 成 因 的 肆 无 忌 惮 中 煎 熬 同 时 代 的 科 学 家 们 没 看 到 莫 里 关 于 大 洋 环 流 的 解 释 有 什 么 进 展, 除 了 还 需 要 更 多 研 究 别 无 他 物, 而 后 来 的 海 洋 学 家 更 是 对 他 的 工 作 毫 不 在 意 对 二 十 世 纪 著 名 的 尤 其 以 湾 流 的 研 究 见 长 的 海 洋 学 家 亨 利 施 托 梅 尔 (Henry Stommel) 来 说, 莫 里 对 流 体 力 学 的 概 念 非 常 混 乱 不 清, 即 使 那 门 科 学 在 他 那 个 年 代 其 实 已 经 非 常 先 进 了 到 1851 年 为 止, 在 莫 里 所 研 究 的 科 学 领 域 中 几 乎 没 有 能 够 称 为 莫 里 自 己 的 东 西 此 外, 许 多 从 莫 里 那 里 领 取 观 测 薪 金 的 人 也 没 有 完 成 任 何 值 得 用 他 们 的 名 字 写 出 来 的 东 西 当 民 间 科 学 家 西 尔 斯 沃 克 (Sears Walker) 在 进 行 了 简 单 的 工 作 之 后 退 出 莫 里 的 气 象 台, 并 且 带 着 他 的 研 究 成 果 发 表 在 史 密 森 尼 学 会 的 时 候, 莫 里 暴 跳 如 雷, 要 求 他 重 回 气 象 台 ( 沃 克 离 开 去 为 贝 奇 工 作 了 ) 所 以, 莫 里 曾 经 一 度 一 个 人 撰 写 关 于 克 莱 奥 的 各 种 光, 还 有 接 下 来 的 关 于 磁 场 和 大 气 环 流 的 可 能 关 系 在 1851 年 8 月, 当 贝 奇 在 纽 约 奥 尔 巴 尼 出 任 美 国 科 学 促 进 会 主 席 的 时 候, 他 毫 不 掩 饰 地 希 望 用 某 些 冒 牌 的 人 的 野 心 来 警 告 他 的 同 事 们, 现 在, 我 们 真 正 的 危 险 来 自 于 那 些 乔 装 打 扮 了 的 诈 骗 行 为, 或 者 说, 那 些 在 科 学 的 一 个 分 支 中 取 得 了 某 些 进 展 却 想 以 此 来 主 宰 其 他 学 科 的 行 为 直 到 1851 年, 莫 里 已 经 渐 渐 远 离 他 原 本 作 为 一 名 海 军 探 险 家 的 专 业 领 域 而 继 续 扩 展 着 他 的 势 力 范 围 当 史 密 森 尼 学 会 已 经 在 不 断 的 收 集 并 展 示 着 来 自 于 其 不 断 成 长 壮 大 的 全 国 志 愿 气 象 观 测 网 的 气 象 观 测 资 料 的 时

82 70 8. 马 修 莫 里 : 有 争 议 的 风 暴 候, 莫 里 正 在 将 他 对 乡 村 和 海 上 的 天 气 科 学 的 管 理 权 公 诸 于 众 在 那 些 古 老 宝 藏 的 帮 助 下, 莫 里 能 解 释 一 切 也 只 是 时 间 问 题 除 了 雄 心 壮 志 以 外 没 有 任 何 实 质 性 的 东 西 作 为 依 据, 这 位 海 军 军 官 已 经 开 始 对 农 民 们 许 诺, 正 如 他 在 海 上 商 业 和 航 海 领 域 所 取 得 的 成 就 一 样, 他 也 能 够 对 农 业 完 成 同 样 的 事 情 当 英 国 皇 家 的 工 程 师 们 询 问 美 国 是 否 有 兴 趣 发 展 一 个 联 合 陆 基 气 象 观 测 系 统 时, 莫 里 已 经 有 了 一 个 更 加 宏 大 的 想 法 即 便 当 时 在 美 国 还 没 有 一 个 气 象 观 测 的 统 一 协 议, 莫 里 已 经 开 始 推 动 一 个 关 于 全 球 联 合 的 整 个 世 界 范 围 的 统 一 的 陆 地 和 海 洋 上 的 气 象 观 测 系 统 的 想 法 他 呼 吁 召 开 一 个 国 际 会 议 来 确 定 一 套 标 准 的 天 气 预 报 系 统, 却 没 有 得 到 美 国 和 欧 洲 主 流 科 学 家 们 的 支 持 结 果,1853 年 在 布 鲁 塞 尔 召 开 的 关 于 海 洋 气 象 学 的 国 际 会 议 缩 小 了 规 模, 目 的 改 为 规 范 海 军 舰 艇 上 的 气 象 观 测 会 议 主 持 人 比 利 时 数 学 家 天 文 学 家 阿 道 夫 凯 特 莱 (Adolphe Quételet) 缺 席, 与 会 者 不 是 科 学 家 而 是 海 军 军 官 回 到 美 国, 莫 里 很 快 开 始 投 入 到 撰 写 海 洋 地 理 学 这 本 书 存 在 的 原 因 不 是 因 为 莫 里 渴 望 指 导 海 员, 而 是 因 为 他 的 出 版 商 警 告 他 说, 与 他 的 图 表 一 起 出 版 的 其 他 著 作 将 不 受 著 作 权 的 保 护 那 本 书 读 起 来 就 给 人 一 种 作 者 是 在 仓 促 中 写 出 来 的 感 觉 华 丽 的 辩 论 式 的 风 格 和 频 繁 的 引 用 圣 经 中 的 话, 让 这 一 本 书 读 起 来 像 一 个 南 方 牧 师 的 每 日 布 道 此 外, 其 诗 歌 式 的 夸 张 手 法 吸 引 了 许 多 没 有 识 别 能 力 的 读 者 尽 管 缺 少 科 学 意 义, 这 本 书 自 1855 年 面 世 以 来, 出 版 了 好 几 个 版 本 并 在 美 国 和 英 国 持 续 印 刷 达 20 年 之 久 当 莫 里 的 动 力 学 理 论 站 不 住 脚 时, 他 引 入 了 假 设 的 电 场 力 和 磁 场 力, 奈 培 爵 士 后 来 在 1924 年 发 现 现 代 批 评 家, 哈 佛 大 学 学 者 约 翰 莱 利 (John Leighly) 提 到 这 本 书 时 说 从 来 没 有 得 到 那 些 同 时 代 的 最 有 评 价 权 利 的 科 学 家 们 的 赞 成 不 能 被 当 作 19 世 纪 50 年 代 最 优 秀 的 科 学 思 想 的 代 表 此 外, 莱 利 在 1963 年 写 道, 如 果 这 本 书 没 有 被 写 出 来, 把 物 理 理 论 应 用 到 海 洋 和 大 气 中 的 历 史 也 几 乎 不 会 有 什 么 改 变 与 此 同 时, 莫 里 还 在 加 倍 实 施 着 他 掌 管 整 个 美 国 陆 上 气 象 的 计 划 不 久, 他 便 慢 慢 不 再 提 起 和 亨 利 合 作 的 事 情 1856 年 1 月 1 日, 当 莫 里 在 史 密 森 尼 学 会 向 美 国 农 业 协 会 讲 话 时, 权 力 终 于 被 他 掌 握 莫 里 当 时 正 在 极 力 推 动 一 项 关 于 在 他 的 计 划 和 指 导 下 拨 出 美 元 以 支 持 一 套 陆 基 气

83 71 象 观 测 系 统 的 法 案 的 通 过 在 听 众 中 的 亨 利 已 经 在 报 纸 上 得 知 了 这 项 陆 基 气 象 计 划 莫 里 说, 一 个 时 代 已 经 到 来, 陆 上 观 测 对 我 们 得 以 认 识 这 些 控 制 巨 大 的 大 气 机 器 运 动 的 法 则 意 义 重 大 在 海 洋 中, 我 们 已 经 有 了 规 矩, 而 在 大 气 中, 我 们 寻 找 着 特 例 我 们 想 看 到 一 块 布 满 观 测 点 的 陆 地, 这 些 观 测 点 在 某 些 统 一 的 计 划 指 导 下, 并 被 截 然 不 同 的 国 内 外 气 象 学 家 们 所 一 致 认 同 但 是, 正 如 莫 里 所 料 想 的 一 样, 随 着 这 项 计 划 的 发 展, 其 面 临 的 问 题 是 大 部 分 国 内 外 的 迥 然 不 同 的 科 学 家 是 否 能 够 喜 欢 它 亨 利 站 出 来, 表 达 了 对 莫 里 航 行 图 表 的 贡 献 的 赞 许, 他 参 加 会 议 的 记 录 中 写 道 : 亨 利 先 生 说 道, 即 使 非 常 重 要, 但 是, 其 本 身 却 很 简 单, 不 包 含 任 何 伟 大 的 科 学 成 就, 确 实 也 不 需 要 因 为 农 业 的 目 的 而 把 应 用 于 海 洋 气 候 系 统 的 具 体 技 术 移 用 到 陆 地 上 来 二 者 的 方 法 和 对 象 都 是 截 然 不 同 的 后 者 的 问 题 更 复 杂, 为 了 设 计 一 个 合 适 的 系 统, 这 个 课 题 应 该 交 给 一 个 由 国 内 对 气 象 学 极 为 关 注, 并 对 农 业 问 题 也 有 研 究 的 科 学 人 员 构 成 的 委 员 会 来 完 成 亨 利 曾 提 出 过 一 种 尖 锐 地 讽 刺 性 的 社 会 上 两 种 人 之 间 的 差 别, 这 使 他 树 敌 无 数 他 自 己 所 作 的 所 有 的 事 情 都 是 以 史 密 森 学 尼 会 的 名 义, 根 据 约 翰 史 密 森 (John Smithson) 的 遗 志, 而 正 好 相 反, 莫 里 中 卫 所 作 的 所 有 事 情 都 是 以 他 自 己 的 名 义, 尽 管 花 着 政 府 的 钱 这 样 他 们 之 间 的 矛 盾 就 众 所 周 知 了 通 过 调 查, 史 密 森 的 出 生 的 不 合 法 性 浮 出 水 面 莫 里 和 他 的 同 盟 者 们 起 先 在 1856 年 的 会 议 上 取 得 了 胜 利, 而 亨 利 和 他 的 同 盟 者 们 则 在 国 会 中 胜 出, 并 且 他 们 在 1857 年 最 终 看 到 该 议 案 被 驳 回 了 随 后, 莫 里 便 离 开 家 开 始 在 25 座 城 市 进 行 巡 回 演 讲, 希 望 为 他 的 陆 基 气 象 观 测 计 划 赢 得 公 众 的 支 持 但 是, 他 在 这 个 学 科 中 的 影 响 因 为 1861 年 内 战 的 爆 发 戛 然 而 止, 当 时, 他 辞 去 了 在 天 文 台 的 职 位, 而 加 入 到 了 联 邦 1 中 去 1 美 国 内 战 的 参 战 双 方 为 美 利 坚 合 众 国 ( 简 称 联 邦 ) 和 美 利 坚 联 盟 国 ( 简 称 邦 联 ) 美 利 坚 合 众 国 为 北 方 阵 营, 美 利 坚 联 盟 国 为 南 方 阵 营, 也 就 是 说 莫 里 加 入 到 了 北 方 阵 营 中, 北 方 阵 营 最 终 取 得 了 战 争 的 胜 利

84 72 8. 马 修 莫 里 : 有 争 议 的 风 暴 1861 年, 在 战 事 的 中 心 地 带, 华 盛 顿 星 报 上 的 一 片 文 章 说 莫 里 在 首 都 失 宠 了 骗 子 莫 里 再 次 出 现, 报 纸 这 样 记 载 道, 当 时 人 们 说 莫 里 正 在 发 明 用 来 保 护 南 方 港 口 的 潜 水 艇 电 池 在 华 盛 顿, 莫 里 如 此 的 受 欢 迎, 以 至 于 他 自 己 的 那 些 发 明 似 乎 都 不 太 受 到 关 注 当 具 有 资 格 的 专 业 人 士 评 价 并 描 述 他 所 作 的 工 作 时, 他 的 那 些 世 界 历 史 上 最 著 名 最 成 功 的 厚 颜 无 耻 的 骗 子 行 径 便 将 公 之 于 众 作 为 这 个 国 家 的 名 人, 莫 里 可 能 是 反 面 的 人 物, 但 是 这 个 国 家 也 不 可 能 因 为 人 们 夸 大 自 己 的 气 象 学 知 识 就 灭 亡 莫 里 自 称 合 格 的 应 用 气 象 学 家, 在 内 战 中 他 作 为 一 个 具 有 进 取 心 的 公 民 而 获 得 与 总 统 林 肯 见 面 的 机 会, 他 当 时 声 称 自 己 的 预 报 天 气 的 能 力 可 以 拯 救 成 千 上 万 的 生 命 并 为 政 府 节 省 下 千 万 美 元 的 开 支 莫 里 还 说 过 类 似 的 话, 他 一 生 下 来 就 应 该 是 一 名 北 方 人 而 非 南 方 人 但 是 弗 朗 西 斯 卡 彭 (Frances Capen) 却 犯 了 一 个 莫 里 永 远 不 可 能 承 认 的 错 误 卡 彭 为 了 让 总 统 对 气 象 学 在 战 争 中 的 价 值 留 下 印 象, 为 总 统 预 报 了 一 次 天 气, 但 是 其 结 果 却 使 他 总 统 顾 问 的 事 业 还 没 开 始 就 已 经 划 上 了 句 号 根 据 1863 年 林 肯 写 给 天 气 历 史 学 家 小 大 卫 勒 德 伦 (David Ludlum) 的 信 中 记 载 : 卡 彭 先 生 似 乎 对 预 报 天 气 一 无 所 知, 他 三 天 前 告 诉 我 说 直 到 4 月 30 号 或 5 月 1 号 之 前 的 这 段 时 间 不 会 再 下 雨 但 是 现 在 正 在 下 雨 并 且 已 经 下 了 10 个 小 时 了 我 不 能 再 在 卡 彭 先 生 身 上 浪 费 时 间 了

85 Storm Watcher 9 威 廉 费 雷 尔 害 羞 的 天 才 如 果 说 19 世 纪 气 象 学 家 中 有 一 个 真 正 聪 明 的 伟 人, 一 个 有 能 力 并 愿 意 把 自 己 的 科 学 天 赋 贡 献 给 气 象 学 问 题 的 人, 一 个 能 够 用 全 新 的 方 式 描 述 空 气 运 动 从 而 把 整 个 气 象 学 抬 升 到 新 的 高 度 的 人, 一 个 气 象 学 上 牛 顿 或 开 普 勒 式 的 人 物, 那 么 他 肯 定 是 这 个 美 国 的 男 孩, 这 个 边 拿 着 草 耙 边 学 物 理 的 男 孩, 这 个 在 谷 仓 的 软 杨 木 上 刻 几 何 学 图 形 的 男 孩 他 就 是 威 廉 费 雷 尔 (William Ferrel) 尽 管 伟 大 的 天 文 学 家 和 物 理 学 家 们 会 时 不 时 地 研 究 一 些 大 气 问 题, 在 各 处 留 下 一 点 开 拓 和 进 展 然 后 返 回 他 们 主 要 的 研 究 方 向, 但 是 费 雷 尔 是 第 一 个 持 久 地 专 注 于 气 象 学 的 天 才 不 幸 的 是, 这 个 爱 尔 兰 籍 的 美 国 人 出 身 贫 寒, 穷 困 的 农 村 环 境 使 得 他 接 受 的 科 学 教 育 非 常 缓 慢 不 均 衡, 也 使 得 最 终 对 他 工 作 的 重 要 性 的 认 可, 来 得 特 别 晚 同 时 期 的 人 形 容 他 是 极 端 内 向, 而 且 完 全 不 关 心 个 人 职 位 尽 管 这 些 谦 逊 的 特 点 可 能 让 他 在 同 事 间 很 受 喜 欢, 但 也 很 可 能 造 成 他 身 份 低 微 成 名 太 晚 于 是 气 象 学 史 上 最 重 要 的 文 章 之 一, 是 由 一 名 不 知 名 的 田 纳 西 州 ( 美 国 州 名 ) 教 师 所 写, 最 先 发 表 在 在 1856 年 的 纳 什 维 尔 医 学 和 外 科 学 报 上 费 雷 尔 对 大 气 环 流 划 时 代 的 解 释, 最 先 写 于 关 于 风 和 洋 流, 之 后 做 了 73

86 74 9. 威 廉 费 雷 尔 : 害 羞 的 天 才 更 多 数 学 上 的 发 展, 写 成 流 体 和 固 体 相 对 地 球 表 面 的 运 动, 分 别 于 1859 年 和 1860 年 在 朗 克 尔 数 学 周 报 杂 志 上 连 载 发 表 就 算 他 以 后 什 么 都 不 写, 光 这 两 篇 文 章, 一 旦 被 发 现 就 能 保 证 他 今 后 名 声 大 噪 他 的 朋 友, 波 士 顿 的 弗 兰 克 沃 尔 多 (Frank Waldo) 教 授 写 道, 沃 尔 多 也 写 过 一 篇 气 象 学 上 早 期 有 影 响 力 的 文 章 但 不 管 是 纳 什 维 尔 医 学 和 外 科 学 报 还 是 朗 克 尔 数 学 周 报, 都 不 太 可 能 在 气 象 学 家 中 广 为 人 知, 于 是 这 些 论 文 在 19 世 纪 下 半 叶, 在 美 国 欧 洲 特 别 是 英 国 的 传 播 非 常 缓 慢 但 费 雷 尔 的 文 章 在 那 群 能 读 懂 的 人 中 迅 速 产 生 了 深 远 的 影 响 美 国 杰 出 的 气 象 学 家 克 里 夫 兰 阿 比 (Cleveland Abbe) 从 没 有 忘 记 那 次 经 历 我 一 看 到 这 些 文 章 就 确 信, 复 杂 的 大 气 力 学 终 于 有 了 一 个 成 功 的 突 破, 所 有 的 事 情 都 会 从 根 本 上 得 到 解 决, 他 写 到 我 总 是 说, 那 篇 研 究 报 告 对 气 象 学 的 意 义 就 和 自 然 哲 学 的 数 学 原 理 对 天 文 学 的 意 义 一 样 这 个 暗 示 并 没 有 看 起 来 那 么 夸 张, 费 雷 尔 确 实 是 如 皮 埃 尔 - 西 蒙 拉 普 拉 斯 (Pierre-Simon Laplace) 和 艾 萨 克 牛 顿 (Isaac Newton) 般 的 科 学 巨 匠 阿 比 称 这 是 智 慧 的 继 承 如 费 雷 尔 自 己 所 说, 他 出 身 卑 微,1817 年 生 于 宾 夕 法 尼 亚 州 中 南 部 的 边 远 地 区, 他 是 家 中 的 长 子, 后 面 还 有 五 个 弟 弟 两 个 妹 妹 他 的 父 亲 本 杰 明 (Benjamin) 有 段 时 间 做 木 材 生 意, 对 锯 木 厂 很 有 兴 趣 费 雷 尔 后 来 回 忆 他 当 时 上 学 的 农 村 学 校 是 很 差 的 学 校, 老 师 们 大 多 只 会 教 读 写, 和 一 部 分 算 术 我 进 步 很 快, 于 是 因 得 到 最 佳 奖 学 金 而 在 邻 居 中 小 有 名 气 费 雷 尔 12 岁 时, 他 父 亲 在 弗 吉 尼 亚 州 的 伯 克 利 买 了 一 个 农 场, 现 在 属 于 西 弗 吉 尼 亚 州 的 一 部 分 1829 年 春, 他 们 搬 家 到 那 儿, 但 这 丝 毫 没 有 改 善 他 的 教 育 条 件 我 现 在 一 天 到 晚 都 在 农 场 工 作, 但 是 我 有 两 个 冬 天 去 上 了 学, 完 成 了 普 通 中 学 教 育, 他 写 到 校 舍 算 是 那 个 时 候 在 农 村 的 平 均 条 件, 做 工 粗 燥 的 小 木 屋, 墙 上 糊 了 白 纸, 没 有 玻 璃 窗 放 学 后 除 了 农 活 就 是 农 活, 没 有 什 么 可 以 学 习 的 东 西 吸 引 我, 也 没 有 什 么 能 阅 读, 除 了 一 张 新 闻 周 报 有 一 次 他 偶 然 看 见 一 本 高 等 算 数 课 本, 他 就 带 着 在 附 近 农 场 帮 工 赚 的 第 一 个 50 美 分, 跑 到 马 丁 斯 堡 去 买 这 本 书 在 闪 烁 的 火 光 和 烛 光 中, 他 很 快 学 会 了 这 个, 他 智 慧 的 火 花 就 被 这 个 简 明 概 述 和 几 张 几 何 测 量 图 点 燃 了 1832 年 7 月 29 日 早 上, 费 雷 尔 在 去 农 场 的 路 上 亲 眼 目 睹 了 日 食 这 让 我 非 常 兴 奋, 也 让 我 陷 入 思 考, 他 写 到, 以 前 我 从 没 有 读 到 或 想 到 过 和 天 文 学 有 关 的 领 域, 但 也 或 多 或 少 知 道 日 食 是 月 亮 经 过 太 阳 和 地 球 中 间 形

87 75 成 的, 月 食 是 月 亮 经 过 地 球 的 阴 影 形 成 的 仅 仅 靠 日 历 和 一 本 初 级 地 理 书, 15 岁 的 费 雷 尔 开 始 着 手 建 立 自 己 的 太 阳 年 历, 精 确 地 预 测 日 食 和 月 食 的 时 间 他 记 得, 我 没 日 没 夜 地 投 入 这 个 研 究, 花 了 很 多 时 间 他 的 工 作 最 终 于 1843 年 完 成 了 在 接 下 来 的 一 年 里, 他 准 确 预 言 了 一 次 日 食 和 两 次 月 食 ; 后 来 他 记 录 最 大 的 预 言 误 差 仅 仅 9 分 钟 那 个 时 候 农 场 和 农 村 都 很 穷, 费 雷 尔 家 又 是 个 大 家 庭 几 乎 所 有 费 雷 尔 想 要 的 东 西, 都 得 靠 借 或 者 用 物 品 交 换 1834 年 2 月, 他 去 马 丁 斯 堡 寻 找 关 于 三 角 法 的 专 著, 却 带 回 来 一 本 他 更 想 要 的 测 量 学 课 本 那 个 夏 天, 我 花 了 大 部 分 时 间 在 打 谷 场 忙 碌, 打 谷 场 两 头 的 门 都 是 宽 大 而 柔 软 的 白 杨 木 板, 他 写 到, 我 用 草 耙 的 耙 子 在 木 板 上 刻 图 25 年 后, 这 些 门 上 的 图 表 仍 然 清 晰 看 见, 他 说, 偶 尔 回 老 家 的 时 候, 我 总 会 去 看 看 那 些 图 在 1835 年 至 1836 年 的 冬 季, 他 骑 了 两 天 的 车 去 马 里 兰 州 黑 格 斯 敦 弄 一 份 普 莱 费 尔 几 何 学 的 副 本 1839 年, 他 终 于 用 教 学 赚 到 的 钱, 报 名 进 入 了 宾 夕 法 尼 亚 州 默 瑟 斯 堡 的 一 所 大 学, 在 那 儿 他 第 一 次 接 触 到 了 代 数 学 但 他 完 成 学 业 之 前, 他 所 有 的 钱 都 花 光 了 直 到 1844 年 7 月, 他 27 岁 时 得 到 了 父 亲 的 资 助, 才 从 弗 吉 尼 亚 的 贝 森 尼 学 院 毕 业 费 雷 尔 在 密 苏 里 州 的 利 伯 蒂 教 书, 他 碰 巧 在 那 儿 的 乡 村 书 店 看 到 了 一 本 牛 顿 自 然 哲 学 的 数 学 原 理 的 副 本 他 回 忆 到, 那 时 研 究 这 本 书, 我 现 在 最 感 兴 趣 的 是 潮 汐, 并 且 有 一 个 这 样 的 想 法 : 月 球 和 太 阳 对 潮 汐 的 引 力, 一 定 会 对 地 球 绕 自 身 轴 的 旋 转 产 生 阻 碍 作 用 后 来 他 又 得 到 了 一 本 拉 普 拉 斯 五 卷 天 体 力 学 的 翻 译 本, 更 深 入 地 研 究 了 这 个 问 题 这 就 是 阿 比 所 说 的 智 慧 的 继 承 : 从 牛 顿 到 拉 普 拉 斯, 直 接 引 导 出 费 雷 尔 的 第 一 篇 科 学 论 文, 在 他 1853 年 35 岁 时 发 表 在 古 尔 德 天 文 学 报 上 关 于 太 阳 和 月 亮 对 地 球 旋 转 运 动 的 影 响 是 第 一 个 指 出 在 拉 普 拉 斯 描 述 的 潮 汐 对 地 球 旋 转 的 摩 擦 效 应 模 型 中, 存 在 数 学 家 称 为 二 阶 精 度 的 误 差 在 田 纳 西 州 那 什 维 尔 地 区 的 书 店 里, 也 就 是 他 当 时 教 书 的 地 方, 费 雷 尔 看 到 了 一 本 马 修 莫 里 (Matthew F. Maury) 的 海 洋 地 理 学, 他 读 后 发 现 书 中 很 多 重 要 观 点 都 存 在 科 学 上 的 错 误 这 第 一 次 把 我 的 注 意 力 引 向 气 象 学 费 雷 尔 回 忆 到 正 如 杰 出 的 哈 佛 大 学 科 学 家 威 廉 戴 维 斯 (William Morris Davis) 后 来 评 论 道, 我 们 几 乎 有 理 由 感 谢 莫 里 把 自 己 的 理 论 以 如 此 不 可 信 的 方 式 呈 现 出 来 甚 至 后 来 还 有 人 评 论 说 莫 里 对 气 象 学 最 大 的

88 76 9. 威 廉 费 雷 尔 : 害 羞 的 天 才 图 9.1: 威 廉 费 雷 尔 的 肖 像 照 片

89 77 贡 献 就 是 把 费 雷 尔 引 到 气 象 学 里 来 费 雷 尔 告 诉 他 的 一 个 朋 友, 纳 什 维 尔 医 学 和 外 科 学 报 的 出 版 商 威 廉 鲍 林 (William K. Bowling) 博 士, 我 有 很 多 地 方 不 赞 同 莫 里 的 观 点, 尽 管 他 谢 绝 了 鲍 林 让 他 写 一 篇 关 于 这 本 书 的 评 论 文 章 的 邀 请 费 雷 尔 憎 恶 这 类 论 战, 但 莫 里 或 詹 姆 斯 埃 斯 比 (James P. Espy) 这 些 人 却 很 热 衷 论 战 相 反, 作 为 邀 请 的 回 复, 他 写 了 他 第 一 篇 气 象 学 上 的 论 文 关 于 风 和 洋 流, 这 个 著 名 的 工 作 中 仅 仅 附 带 地 提 到 莫 里 的 观 点 第 一 次, 在 费 雷 尔 的 手 上, 对 全 球 风 和 洋 流 行 为 的 描 述 中, 终 于 把 地 球 旋 转 的 偏 转 力 放 在 了 恰 当 的 基 础 性 的 地 位 自 从 1686 年 埃 德 蒙 多 哈 雷 (Edmond Halley) 和 1735 年 乔 治 哈 德 利 (George Hadley) 研 究 信 风 以 来, 大 气 环 流 的 课 题 还 从 未 被 如 此 细 心 地 考 虑 过 费 雷 尔 给 出 了 大 气 的 运 动 方 式 和 形 状 在 中 纬 度 大 约 35 度 处 凸 出 来, 因 为 在 那 儿 地 球 的 旋 转 使 得 上 层 向 极 地 吹 的 风 偏 向 东, 靠 近 地 面 的 赤 道 信 风 偏 向 西 依 据 这 个 工 作 以 及 之 后 几 年 对 这 个 课 题 更 严 格 的 处 理, 费 雷 尔 和 拉 普 拉 斯 一 起 成 为 地 球 物 理 流 体 动 力 学 的 创 立 者 之 一, 这 是 一 门 严 谨 的 交 叉 学 科, 是 现 代 地 球 科 学 的 前 身 在 这 个 农 村 男 孩 的 手 上, 美 国 的 风 暴 论 战 终 于 得 以 结 束 在 那 些 日 子 里, 很 需 要 深 入 的 研 究 和 对 学 科 敏 锐 的 洞 察 力, 以 及 独 立 的 思 想 才 能 不 变 成 莫 里 派 或 埃 斯 比 派 或 瑞 德 菲 尔 德 派, 更 不 必 说 费 城 ( 美 国 宾 夕 法 尼 亚 州 东 南 部 港 市 ) 的 黑 尔 (Hare) 先 生, 或 柏 林 的 统 计 学 家 达 夫 (Dove), 阿 比 后 来 写 道 恰 恰 只 有 费 雷 尔 有 这 般 头 脑, 从 那 什 维 尔 俯 瞰 这 个 气 象 学 论 战, 摒 弃 舌 战, 坚 持 逻 辑 和 理 性 当 然, 威 廉 瑞 德 菲 尔 德 (William C. Redfield) 对 于 飓 风 和 其 他 大 多 数 风 暴 周 围 风 的 旋 转 运 动 的 认 识 是 几 乎 正 确 的, 而 埃 斯 比 关 于 风 从 四 面 八 方 径 直 吹 向 中 心 的 看 法 是 错 误 的 但 费 雷 尔 仍 然 摒 弃 了 瑞 德 菲 尔 德 关 于 旋 转 是 气 流 的 特 质 的 解 释, 或 者 莫 里 关 于 可 能 和 空 气 的 磁 性 有 关 的 提 议 费 雷 尔 的 大 气 环 流 模 型 不 仅 仅 解 释 了 大 风 暴 的 螺 旋 形 是 地 球 旋 转 效 应 的 结 果, 而 且 还 强 调 地 球 旋 转 效 应 是 本 质 所 在 费 雷 尔 写 到, 另 一 方 面, 埃 斯 比 关 于 这 些 风 暴 能 量 来 源 的 看 法 是 正 确 的 飓 风, 和 所 有 普 通 的 风 暴, 一 定 是 在 一 种 持 续 作 用 的 力 下 发 展 起 来, 强 度 逐 渐 增 大, 而 当 这 些 力 减 弱 时, 摩 擦 使 得 大 气 归 于 平 静, 他 写 道, 这 个 力 可 能 是 由 飓 风 中 心 上 升 气 流 中 的 水 汽 凝 结 提 供 的, 与 埃 斯 比 教 授 的 风 暴 与 降 水 理 论 一 致

90 78 9. 威 廉 费 雷 尔 : 害 羞 的 天 才 1857 年, 费 雷 尔 收 到 了 加 入 美 国 星 历 表 和 航 海 年 鉴 员 工 的 邀 请, 年 鉴 是 麻 萨 诸 塞 州 剑 桥 地 区 美 国 海 军 天 文 台 的 年 度 出 版 物 费 雷 尔 从 那 什 维 尔 的 教 师 变 成 了 新 英 格 兰 的 科 学 家 过 了 25 年 农 场 生 活, 近 15 年 的 文 法 学 校 教 师 后, 费 雷 尔 终 于 开 始 了 他 从 各 方 面 看 来 都 注 定 从 事 的 职 业 生 涯 39 岁 的 费 雷 尔 终 于 找 到 了 他 的 使 命 更 准 确 地 说, 是 他 的 使 命 找 到 了 他 他 从 没 要 求 什 么 职 位, 而 且 他 的 很 多 重 要 文 章 并 非 出 自 他 自 己 的 表 达 冲 动, 而 是 出 自 朋 友 的 敦 促 直 到 1886 年 69 岁 的 他 退 休 时, 他 把 一 生 献 给 了 科 学, 研 究 潮 汐 机 制 和 气 象 学, 不 断 充 实 他 1856 年 第 一 次 提 出 的 大 气 和 海 洋 的 行 星 尺 度 运 动 费 雷 尔 的 科 学 论 文, 即 使 是 不 带 任 何 方 程 的 流 行 处 理, 都 与 这 个 学 科 的 其 他 人 不 一 样 正 如 同 事 亚 历 山 大 麦 卡 笛 (Alexander McAdie) 说 的, 费 雷 尔 创 造 了 一 门 科 学, 把 气 象 学 从 观 察 描 述 以 及 唯 象 的 一 般 定 律, 上 升 到 用 精 确 的 数 学 方 法 来 讨 论 的 严 格 层 次 他 是 个 杰 出 的 理 论 推 导 家 阿 比 写 到 : 我 们 同 事 的 许 多 文 章, 都 经 验 证 是 能 够 成 功 解 决 迄 今 我 们 所 能 考 虑 的 范 畴 内 的 问 题 他 是 如 此 全 面 地 检 验 了 他 所 在 领 域 的 研 究, 如 此 精 确 地 把 重 要 的 力 从 自 然 中 众 多 不 重 要 的 力 中 选 择 出 来, 他 公 式 化 表 达 出 的 每 一 个 结 果 都 前 进 了 一 大 步, 在 未 来 许 多 年 里 不 必 重 新 处 理 在 研 究 像 海 洋 和 大 气 运 动 这 样 的 复 杂 现 象 时, 我 们 必 须 考 虑 8 到 10 个 变 量, 其 中 任 何 一 个 都 可 能 偶 尔 变 成 主 要 因 素 也 许 在 某 个 遥 远 的 时 代 以 后, 人 们 能 找 到 同 时 表 达 所 有 这 些 因 素 的 方 程 组 的 通 解, 但 现 在 我 们 连 方 程 组 都 无 法 写 成, 更 不 说 求 解 它 们 了 没 有 任 何 记 录 表 明 费 雷 尔 曾 花 过 时 间 看 温 度 计 或 气 压 计, 或 是 亲 自 做 些 其 他 大 气 观 测 他 似 乎 并 没 有 完 全 忽 略 这 些 外 部 因 素, 戴 维 斯 写 到, 但 他 很 赞 成 对 气 象 学 恰 当 的 理 解 必 须 基 于 比 任 何 人 能 做 的 都 更 广 泛 的 观 测 而 他 所 依 据 的 是 别 人 的 数 据, 如 埃 里 阿 斯 卢 米 斯 (Elias Loomis) 一 丝 不 苟 的 风 暴 研 究, 詹 姆 斯 科 芬 (James Coffin) 编 制 的 全 球 风 场 观 测, 和 莫 里 的 海 洋 地 理 学 中 包 含 的 气 压 记 录 费 雷 尔 不 是 一 个 伟 大 的 数 学 家, 但 他, 像 牛 顿 一 样, 已 经 足 够 优 秀 戴 维

91 79 斯 称 费 雷 尔 在 气 象 学 上 的 观 点 是 精 彩 的 原 创, 远 比 他 对 它 们 的 数 学 处 理 重 要 得 多 也 许 是 因 为 太 多 数 学 形 式 上 的 注 重, 而 对 想 法 本 身 相 对 忽 略, 使 得 整 个 英 国 数 学 界 和 气 象 学 界 受 到 费 雷 尔 建 议 的 影 响 很 少, 戴 维 斯 1891 年 写 到, 在 那 个 保 守 的 国 家 中, 他 的 定 律 仍 然 没 有 影 响 气 象 科 学 那 些 年 英 国 气 象 学 的 状 况 如 果 不 说 是 可 耻 的 话, 至 少 很 讽 刺 守 旧 的 老 一 辈 统 治 着 当 时 的 科 学 社 会 借 用 一 个 历 史 学 家 的 习 语, 掌 舵 的 人 死 也 不 撒 手 英 国 数 学 家 和 科 学 家 曾 一 度 说 教 般 地 指 责 作 为 预 报 员 先 驱 的 罗 伯 特 费 兹 罗 伊 (Robert FitzRoy) 的 应 用 型 经 验 主 义 的 工 作, 可 他 们 自 己 却 彻 底 忽 视 19 世 纪 气 象 学 上 最 重 要 的 理 论 工 作 很 多 年 以 来, 英 国 气 象 学 家 重 复 着 古 老 的 早 就 被 证 明 是 错 误 的 理 论 费 雷 尔 自 己 似 乎 对 这 些 事 漠 不 关 心 在 费 雷 尔 的 日 常 生 活 中, 似 乎 所 有 认 识 他 的 人 都 知 道 他 太 孤 立 了, 他 自 己 明 白 这 一 点, 阿 比 写 到 他 的 老 朋 友, 他 总 是 全 神 贯 注 地 想 问 题, 因 此 必 须 和 他 自 己 的 思 维 独 处, 甚 至 从 孩 童 时 候 起 他 就 忽 视 了 他 社 会 交 往 方 面 的 发 展 他 从 没 结 过 婚, 从 来 没 放 下 那 痛 苦 的 羞 涩, 如 阿 比 所 描 述 的, 和 他 一 起 生 活 的 朋 友 就 是 他 知 道 如 果 他 想 解 决 海 洋 与 大 气 的 问 题, 就 必 须 不 能 违 反 的 系 统 性 规 律 与 他 熟 悉 的 人 在 客 厅 交 谈 几 分 钟, 是 他 需 要 的 所 有 社 交 活 动, 和 所 有 他 确 实 觉 得 舒 服 的 事 情 费 雷 尔 写 到, 在 我 的 主 要 性 格 特 点 中, 最 突 出 的 一 点 就 是 我 一 生 与 陌 生 人 交 流 或 是 以 任 何 方 式 被 推 到 人 前, 都 会 感 到 强 烈 的 自 卑 和 羞 怯 甚 至 在 他 的 科 学 影 响 力 的 顶 峰, 这 个 特 点 也 会 给 他 带 来 麻 烦 他 至 少 有 一 次 描 述 过, 自 己 在 波 士 顿 的 美 国 科 学 院 交 流 会 上, 阅 读 文 章 关 于 潮 汐 对 月 球 平 均 运 动 造 成 明 显 的 加 速 时 几 乎 站 不 稳 他 写 到, 尽 管 文 章 里 包 含 了 一 个 原 创 性 而 且 重 要 的 建 议, 并 且 我 把 它 都 写 出 来 了, 但 我 一 次 又 一 次 把 它 带 到 科 学 院 会 议 上, 想 把 它 读 出 来, 可 我 总 是 失 去 了 勇 气, 如 果 我 再 一 次 延 期, 我 就 不 会 在 同 一 课 题 上 赶 在 查 尔 斯 德 劳 奈 (Charles Delaunay) 前 面 了 1867 年, 费 雷 尔 收 到 了 海 岸 和 大 地 测 量 所 的 工 作 邀 请, 对 方 对 他 关 于 潮 汐 观 测 的 洞 察 力 很 感 兴 趣 在 测 量 所 里, 他 发 明 了 潮 汐 预 报 机 从 1884 年 起, 这 个 精 心 制 作 的 设 备 被 需 要 机 械 计 算 潮 汐 的 机 构 用 了 很 多 年 1882 年, 当 他 还 在 海 岸 和 大 地 测 量 所 监 督 建 造 他 的 潮 汐 机 器 时, 费 雷 尔 接 受 了 去 新 建 的 美 国 陆 军 信 号 服 务 局 任 气 象 学 教 授, 正 是 在 那 里, 他 一 生 的 好 友 阿 比 从 1871 年 就 开 始 负 责 国 家 的 天 气 预 报 工 作

92 80 9. 威 廉 费 雷 尔 : 害 羞 的 天 才 30 年 以 来, 费 雷 尔 做 出 了 高 度 原 创 性 和 有 价 值 的 研 究, 写 了 3000 页 的 研 究 报 告, 这 值 得 其 他 研 究 者 钻 研 许 多 年 尽 管 如 此, 他 却 用 没 有 机 会 来 结 束 他 对 自 己 的 事 业 的 简 短 描 述 我 的 很 多 时 间 都 被 浪 费 了, 他 写 到, 特 别 是 早 年, 由 于 没 有 科 学 书 本 和 科 学 团 体, 我 经 常 手 头 没 有 任 何 我 特 别 感 兴 趣 的 东 西 费 雷 尔 于 1891 年 9 月 18 日, 在 堪 萨 斯 州 梅 伍 德 市 死 于 他 弟 弟 妹 妹 的 公 司 里 在 接 下 来 几 月 里, 国 家 所 有 的 重 要 社 团 中, 科 学 研 究 者 聚 集 起 来 对 费 雷 尔 表 示 敬 意 在 我 们 几 百 万 人 口 中, 几 乎 不 过 几 百 人 知 道 他 的 名 字 ; 和 他 有 过 交 往 的 就 更 少 ; 但 他 安 静 的 工 作 极 大 地 推 动 了 人 类 知 识 的 范 围, 戴 维 斯 写 道, 可 以 说 这 个 世 界 对 他 一 无 所 知, 但 他 是 最 杰 出 的 气 象 学 家, 也 是 美 国 培 养 的 最 杰 出 的 科 学 家 之 一 阿 比 比 任 何 人 都 更 了 解 费 雷 尔, 他 从 来 没 忘 记 那 种 身 边 有 个 智 力 上 和 别 人 有 重 要 不 同 的 人 的 感 觉 我 们 都 记 得 他 安 静 的 样 子, 不 知 疲 倦 地 勤 勉 工 作, 他 的 害 羞, 他 永 久 专 注 于 思 考 一 些 新 的 复 杂 问 题, 他 写 到, 他 生 活 在 一 个 抽 象 的 世 界 中 ; 他 与 我 们 同 在, 却 不 在 我 们 之 中

93 Part III 主 线 81

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95 Storm Watcher 10 罗 伯 特 费 茨 罗 伊 无 冕 先 知 一 个 不 太 可 能 的 人, 在 一 个 不 太 可 能 的 地 方, 成 为 了 世 界 上 第 一 个 真 正 意 义 上 的 天 气 预 报 员, 他 就 是 英 国 皇 家 海 军 副 司 令 : 罗 伯 特 费 茨 罗 伊 (Robert FitzRoy) 在 1831 年, 他 作 为 猎 兔 犬 号 (HMS Beagle) 1 军 舰 的 舰 长, 曾 亲 自 选 择 了 一 位 名 为 查 尔 斯 达 尔 文 (Charles Darwin) 的 年 轻 的 博 物 学 家, 与 他 一 起 随 船 考 察 南 美 洲 沿 岸 各 地 费 茨 罗 伊 是 个 实 干 的 人, 到 1854 年, 他 便 当 上 了 刚 成 立 的 英 国 海 外 贸 易 部 (Board of Trade) 下 属 的 气 象 厅 (the Meteorological Department) 的 首 席 统 计 学 家 与 大 西 洋 对 岸 的 约 瑟 夫 亨 利 (Joseph Henry) 一 样, 费 茨 罗 伊 也 很 快 意 识 到 电 报 可 以 被 用 来 给 女 王 陛 下 的 那 些 水 手 海 员 和 渔 民 们 发 送 海 上 风 暴 警 报 于 是 在 1861 年, 他 开 始 发 布 风 暴 的 临 近 预 报 凭 借 这 项 先 锋 性 的 服 务, 费 茨 罗 伊 大 大 拓 展 了 他 的 眼 界, 远 远 超 越 了 其 它 同 时 代 的 英 国 人 事 实 上, 恰 恰 因 为 他 的 过 度 超 前, 费 茨 罗 伊 一 直 被 英 国 皇 家 学 会 的 所 谓 专 家 们 所 质 疑 和 嘲 笑 在 这 种 极 度 自 信 和 极 度 挫 败 的 折 磨 下, 费 茨 罗 伊 常 常 感 到 万 分 沮 丧 甚 至 绝 望, 终 于 在 1865 年 4 月 30 日 的 上 午 7:45, 他 独 自 走 进 自 家 的 洗 手 间, 选 择 用 剃 须 刀 切 断 了 自 己 的 喉 咙, 家 人 发 现 时 他 已 经 死 去 1 也 译 作 小 猎 犬 号, 或 贝 格 尔 号, 是 英 国 皇 家 军 舰 HMS 系 列 之 一 83

96 罗 伯 特 费 茨 罗 伊 : 无 冕 先 知 在 此 之 后, 那 些 国 会 中 曾 经 诋 毁 费 茨 罗 伊 的 人 和 英 国 科 学 界 中 位 于 象 牙 塔 顶 端 的 人, 却 用 一 部 冗 长 的 充 满 细 节 描 写 的 从 根 本 上 歪 曲 事 实 的 报 告 来 为 自 己 的 过 错 辩 护 这 份 报 告 完 全 否 定 了 费 茨 罗 伊 的 风 暴 预 警 和 天 气 预 报 的 准 确 性, 以 及 这 些 预 报 背 后 的 价 值 他 们 命 令 气 象 学 界 的 所 谓 专 家 们, 要 像 物 理 学 家 和 天 文 学 家 那 样 从 根 本 上 弄 清 楚 气 象 学 原 理 可 后 来 这 些 专 家 们 忙 活 了 好 久 才 意 识 到, 他 们 每 天 枯 燥 地 收 集 和 分 析 的 数 据, 其 实 和 费 茨 罗 伊 已 经 发 现 的 一 切 都 大 同 小 异, 只 不 过 这 名 海 军 军 人 当 年 看 起 来 像 是 走 上 了 一 条 完 全 不 同 且 不 被 认 可 的 不 归 路 而 已, 而 最 终 大 家 却 都 殊 途 同 归 不 幸 的 是, 天 气 预 报, 因 为 是 经 验 性 的 因 为 太 过 于 实 用 化 因 为 太 不 守 规 矩 因 为 太 过 于 简 化, 最 终 无 法 被 主 流 学 者 认 为 是 真 正 的 科 学 在 维 多 利 亚 时 代, 不 给 予 公 众 基 本 的 天 气 服 务, 也 不 是 什 么 大 问 题 到 了 1866 年 12 月 7 日, 英 国 皇 家 学 会 的 一 个 特 别 委 员 会, 索 性 命 令 海 外 贸 易 部 停 止 对 外 发 布 风 暴 预 警 和 每 日 天 气 预 报, 直 到 接 到 新 的 通 知 为 止 英 国 皇 家 学 会 和 英 国 政 府 最 终 意 识 到, 费 茨 罗 伊 的 个 人 悲 剧, 将 像 幽 灵 一 样 萦 绕 英 国 科 学 界 很 多 年 气 象 学 作 为 一 门 真 正 的 科 学 被 彻 底 地 扭 曲 了, 科 学 探 索 的 根 基 被 错 误 地 动 摇 了, 以 至 于 都 无 法 确 保 公 众 继 续 支 持 政 府 对 所 谓 高 端 科 学 (High Science) 持 续 地 投 入 在 费 茨 罗 伊 的 晚 年, 他 怀 着 满 腔 热 忱 推 动 建 立 的 完 整 的 天 气 预 报 系 统, 为 公 众 提 供 着 有 参 考 意 义 的 天 气 预 报 服 务, 同 时 反 抗 着 来 自 政 府 官 僚 和 所 谓 科 学 精 英 们 的 重 重 阻 力 费 茨 罗 伊, 英 国 的 第 一 位 天 气 预 报 员, 最 终 让 历 史 站 在 了 他 一 边 : 英 国 皇 家 学 会 最 后 不 得 不 放 弃 其 反 对 开 展 天 气 预 报 的 立 场, 并 令 改 名 后 的 气 象 局 (Meteorology Office) 重 新 捡 起 以 前 的 工 作 电 报 的 使 用 与 天 气 图 的 发 明, 这 些 曾 被 费 茨 罗 伊 所 掌 握 的 利 器, 被 再 次 用 来 预 报 灾 害 性 天 气 尽 管 预 报 结 果 仍 不 完 美, 但 至 少 它 们 不 再 被 当 成 魔 鬼, 封 禁 在 阿 拉 丁 的 神 灯 之 下 费 茨 罗 伊 在 加 入 刚 成 立 的 气 象 厅 (the Meteorological Department) 工 作 之 前, 就 是 一 个 问 题 缠 身 的 人 费 茨 罗 伊 是 一 个 富 有 争 议 的 理 想 主 义 者, 他 脾 气 十 分 暴 躁, 周 围 总 充 斥 着 很 多 对 其 个 人 和 工 作 的 非 议 正 是 由 于 他 脾 气 不 好, 这 位 船 长 曾 被 他 的 船 员 们 戏 称 为 烫 嘴 的 咖 啡 (Hot Coffee) 生 物 学 家 达 尔 文, 曾 连 续 五 年 每 天 和 费 茨 罗 伊 一 起 用 餐, 所 以 不 止 一 次 地 见 证 了 他 大 发 雷 霆 出 于 巨 大 的 工 作 压 力 和 焦 虑, 又 恐 于 丧 失 理 性, 费 茨 罗 伊 在 航 海 中 不 止 一 次 地 濒 于 精 神 崩 溃 我 一 直 都 很 担 心 他 的 性 格, 达 尔 文 后

97 图 10.1: 罗 伯 特 费 茨 罗 伊 的 肖 像 85

98 罗 伯 特 费 茨 罗 伊 : 无 冕 先 知 来 对 朋 友 这 样 说, 他 身 上 充 满 了 高 尚 和 慷 慨 的 品 质, 但 他 又 被 自 己 糟 糕 的 脾 气 给 宠 坏 了 他 头 脑 中 的 某 些 组 织 和 部 位, 需 要 修 补 一 下 才 好 费 茨 罗 伊 和 达 尔 文, 两 人 尽 管 在 性 格 政 治 倾 向 宗 教 信 仰 和 科 学 态 度 上 都 大 相 径 庭, 但 达 尔 文 这 位 伟 大 的 博 物 学 家 似 乎 始 终 保 持 着 对 这 位 坏 脾 气 的 船 长 的 喜 爱 和 钟 情 由 于 出 身 豪 门, 有 着 良 好 的 贵 族 背 景 和 个 人 气 质, 再 加 上 一 直 是 一 位 忠 实 的 英 国 保 守 党 党 员, 费 茨 罗 伊 于 1841 年 被 选 为 德 罕 (Durham) 市 议 会 的 议 员, 从 此, 光 明 的 政 治 前 途 向 他 敞 开 了 大 门 1843 年, 他 被 任 命 为 新 西 兰 殖 民 地 的 总 督, 并 即 将 被 授 予 爵 士 (Knighthood) 头 衔 并 担 任 其 它 潜 在 的 政 府 要 职 但 是, 这 一 切 都 止 于 一 次 看 似 不 起 眼 但 影 响 深 远 的 政 治 事 件 费 茨 罗 伊 是 12 月 登 陆 奥 克 兰 的, 当 时 一 场 已 拖 延 很 久 的 有 关 岛 屿 归 属 权 的 冲 突, 正 在 当 地 的 毛 利 人 和 白 人 定 居 者 之 间 展 开 费 茨 罗 伊 似 乎 很 快 就 冒 犯 并 得 罪 了 所 有 派 别, 但 包 括 远 在 伦 敦 的 殖 民 地 事 务 部 在, 外 人 都 对 此 全 然 不 知 情 到 了 1845 年 10 月 1 日, 消 息 传 到 英 国, 议 会 立 刻 决 定 委 任 新 总 督, 费 茨 罗 伊 的 雕 像 旋 即 被 当 地 原 住 民 吊 走, 人 们 欢 呼 雀 跃 地 焚 烧 这 座 雕 像 返 回 英 格 兰 后, 他 重 回 皇 家 海 军 任 职, 在 那 里 他 作 为 指 挥 官 的 名 誉 得 以 保 全 他 后 来 担 任 军 舰 甲 板 总 指 挥, 并 被 派 至 海 军 第 一 艘 人 力 驱 动 的 蒸 汽 船 傲 慢 号 (Arrogant) 上, 开 拓 海 上 航 线 到 了 1850 年, 他 从 繁 忙 的 工 作 岗 位 上 退 休, 致 力 于 照 顾 妻 子 的 病 体, 以 及 其 它 个 人 事 务 在 那 个 时 代, 历 史 与 科 学 正 在 快 速 地 融 合 北 美 加 州 的 淘 金 热 正 在 如 火 如 荼 地 进 行, 全 球 驶 往 加 州 的 舰 船, 都 来 不 及 把 欲 火 中 烧 的 人 们 快 速 地 运 往 那 里 作 为 曾 经 同 时 服 役 过 海 军 军 舰 和 商 船 的 船 长, 费 茨 罗 伊 更 擅 长 使 用 那 些 根 据 最 新 的 气 象 记 录 发 明 的 新 一 代 导 航 工 具 比 如, 英 国 皇 家 工 程 师 威 廉 里 德 (William Reid) 写 的 一 本 手 册, 就 给 出 了 对 风 暴 预 警 的 对 策, 并 指 明 热 带 地 区 的 台 风 移 动 是 可 以 预 报 的 在 里 德 的 倡 导 下, 规 范 的 气 象 观 测 首 先 在 众 多 的 大 不 列 颠 海 外 殖 民 地 和 皇 家 工 程 师 台 站 中 得 以 普 及 美 国 海 军 军 官 马 修 莫 里 (Matthew Fontaine Maury), 作 为 华 盛 顿 海 军 观 象 台 的 台 长, 也 出 版 了 风 和 洋 流 图 集 (Charts of the Winds and Currents), 这 本 书 使 得 很 多 船 只 能 有 效 利 用 风 向, 大 大 缩 短 了 海 上 航 行 的 时 间 众 多 诸 如 此 类 的 努 力 与 合 作, 促 成 了 第 一 届 国 际 海 洋 气 象 学 大 会 (the first International Conference on Maritime Meteorology) 于 1853 年 在 布 鲁 塞 尔 召 开, 会 上 一

99 87 图 10.2: 罗 伯 特 费 茨 罗 伊 于 1839 年 在 航 海 探 险 自 述 : 猎 兔 犬 号 皇 家 军 舰 的 远 征 中 配 的 插 图 此 图 描 绘 的 是 南 美 洲 Tierra del Fuego 沿 岸 地 区 的 风 光, 背 景 是 Sarmiento 山 峰. 致 同 意 要 标 准 化 海 上 气 象 观 测 的 内 容 与 格 式 1854 年, 英 国 在 海 外 贸 易 部 (Board of Trade) 下 建 立 气 象 厅 (the Meteorological Department), 开 始 履 行 布 鲁 塞 尔 公 约, 在 所 有 海 军 军 舰 和 商 船 上 使 用 新 一 代 气 象 观 测 仪 器 和 记 录 手 册 在 议 会 上, 有 人 提 及 这 套 观 测 系 统 将 最 终 使 伦 敦 人 提 前 24 小 时 知 晓 未 来 的 天 气, 但 却 只 赢 得 了 一 片 嘲 笑 在 英 国 皇 家 学 会 的 敦 促 下, 费 茨 罗 伊 走 马 上 任 负 责 这 个 新 机 构 ( 指 气 象 厅 ) 的 运 行, 并 被 赋 予 气 象 统 计 学 家 的 名 份 这 对 于 这 位 皇 家 海 军 的 军 官 而 言, 显 然 是 一 份 理 想 的 工 作, 而 且 也 正 是 费 茨 罗 伊 向 往 已 久 的 这 个 新 机 构 的 责 任 是, 监 测 所 有 海 面 上 的 天 气, 那 么 费 茨 罗 伊 将 如 何 把 现 有 的 军 舰 和 商 船 提 升 到 国 际 公 约 所 规 定 的 水 平 上 来 呢? 费 茨 罗 伊 任 职 后 迅 速 进 入 角 色 并 开 始 工 作 : 采 购 可 靠 的 观 测 仪 器 ; 组 织 编 写 仪 器 的 使 用 指 南 ; 透 过 海 军 司 令 部 至 基 层 海 军 的 网 络 透 过 港 口 网 络 透 过 商 船 船 长, 进 行 设 备 和 手 册 的 分 发 然 后 开 始 启 动 规 范 的 日 常 气 象 观

100 罗 伯 特 费 茨 罗 伊 : 无 冕 先 知 测, 收 集 并 核 对 那 些 注 册 会 员 所 提 交 的 数 据 这 项 纷 繁 复 杂 但 意 义 深 远 的 工 程, 就 这 样 有 条 不 紊 地 展 开 了 值 得 强 调 的 是, 这 并 非 某 个 企 业 让 一 个 有 激 情 的 实 干 型 员 工 去 完 成 一 项 艰 巨 的 任 务, 而 是 费 茨 罗 伊 受 内 心 深 处 的 愿 望 所 驱 使 去 主 动 完 成 的 正 因 为 如 此, 费 茨 罗 伊 还 亲 自 设 计 了 结 实 耐 用 的 船 载 气 压 计, 被 后 人 称 为 费 茨 罗 伊 气 压 计 (FitzRoy Barometer), 并 为 此 编 写 了 使 用 手 册 气 象 厅 在 费 茨 罗 伊 的 带 领 下, 于 1858 年 翻 译 并 出 版 了 一 本 由 波 兰 科 学 家 海 因 里 希 德 夫 (Heinrich Wilhelm Dove) 所 撰 写 的 在 当 时 有 很 大 影 响 力 的 著 作 这 本 书 本 是 用 德 语 写 成, 德 夫 时 任 柏 林 皇 家 普 鲁 士 气 象 学 院 (the Royal Prussian Meteorological Institute) 的 院 长, 并 且 是 当 时 欧 洲 顶 尖 的 气 象 学 家 德 夫 的 这 本 书 风 暴 理 论 (The Law of Storms), 后 来 成 为 费 茨 罗 伊 气 象 思 想 的 重 要 基 础 费 茨 罗 伊 虽 然 是 海 军 军 官, 但 他 一 直 对 科 学 十 分 感 兴 趣, 但 与 美 国 同 行 莫 里 不 同 的 是, 他 从 来 不 掩 饰 自 己 只 是 当 时 天 气 和 风 暴 理 论 的 追 随 者 而 已 他 曾 经 反 省 自 己 虽 然 只 是 肤 浅 的 追 随 者, 但 却 是 真 正 的 思 想 者 的 崇 拜 者 当 美 国 人 致 力 于 观 察 风 暴 周 围 风 的 空 间 结 构 时, 德 夫 却 在 致 力 于 观 察 风 暴 扫 过 同 一 地 点 时 风 向 的 变 化 他 清 晰 地 揭 示 了 天 气 变 化 的 系 统 性 结 构 以 及 风 的 可 预 报 性, 因 此 这 项 工 作 被 认 为 是 科 学 的 重 大 进 步 德 夫 后 来 还 进 一 步 发 现, 欧 洲 上 空 的 风 暴 主 要 源 于 来 自 热 带 的 暖 湿 气 流 与 来 自 极 地 的 冷 干 气 流 的 对 冲 他 的 这 种 思 想, 被 后 来 的 挪 威 学 派 所 继 承, 并 发 展 为 气 团 分 析 方 法, 盛 行 几 十 年 不 衰 ; 同 时 也 被 费 茨 罗 伊 所 借 用 并 发 扬 光 大, 并 很 快 就 显 出 了 实 际 的 威 力 德 夫 甚 至 还 认 为, 中 纬 度 地 区 风 暴 周 围 的 旋 转 风 场, 也 是 源 于 气 流 对 冲 风 暴 的 其 它 特 征, 诸 如 : 气 压 温 度 湿 度 的 分 布, 则 是 旋 转 风 场 的 直 接 后 果 总 而 言 之, 不 论 这 些 理 论 是 否 有 瑕 疵, 费 茨 罗 伊 所 践 行 的 天 气 预 报 方 法, 都 代 表 了 对 当 时 诸 多 气 象 学 理 论 更 聪 明 更 智 慧 的 应 用, 这 比 多 年 之 后 的 许 多 预 报 员 都 要 强 得 多 布 鲁 塞 尔 国 际 大 会 之 后 不 久, 在 克 里 米 亚 战 争 期 间 的 一 次 特 殊 事 件, 迫 使 欧 洲 各 国 的 领 导 人 开 始 重 新 认 识 气 象 对 于 军 事 的 重 要 意 义, 并 促 使 人 们 开 始 考 虑 建 立 更 广 泛 的 气 象 观 测 网 络 事 件 的 经 过 是 这 样 的 :1854 年 11 月 14 日, 英 国 和 法 国 停 靠 于 黑 海 沿 岸 巴 拉 克 拉 瓦 (Balaklava) 港 的 军 舰, 同 时 被 一 场 未 经 预 报 的 风 暴 所 重 创 法 国 人 认 为, 如 果 在 船 只 之 间 也 能 有 电

101 89 报 预 告 天 气 的 话, 就 像 人 们 已 经 在 陆 地 上 所 做 的 那 样, 就 不 会 再 发 生 类 似 的 灾 难 1859 年, 又 一 场 强 风 暴 重 创 了 停 泊 在 威 尔 士 海 岸 安 格 尔 西 (Anglesey) 岛 附 近 的 现 代 化 铁 甲 舰 皇 家 宣 言 号 (Royal Charter), 舰 船 甲 板 被 掀 翻 费 茨 罗 伊 立 刻 仔 细 研 究 了 这 场 名 为 皇 家 宣 言 号 风 暴 的 天 气 事 件, 放 在 他 书 桌 上 的 天 气 图 显 示, 这 是 一 个 非 常 紧 实 且 强 度 很 强 的 气 旋 扫 过 英 格 兰 所 造 成 的 整 个 气 旋 的 移 动 过 程 非 常 清 晰, 这 些 图 背 后 的 意 义 深 深 地 吸 引 了 费 茨 罗 伊 的 注 意 如 果 这 场 风 暴 可 以 被 成 功 预 报, 那 这 样 的 灾 难 就 完 全 可 以 避 免, 他 对 此 笃 信 不 疑 正 是 从 那 一 刻 起, 费 茨 罗 伊 已 清 楚 地 知 道 他 要 把 气 象 厅 的 工 作 引 向 哪 里 在 皇 家 宣 言 号 风 暴 之 后 不 久, 英 国 科 学 促 进 会 (The British Association for the Advancement of Science) 在 苏 格 兰 的 阿 伯 丁 (Aberdeen) 开 会, 提 出 要 建 立 覆 盖 全 国 的 陆 基 天 气 观 测 通 讯 网 整 个 大 不 列 颠 及 爱 尔 兰 被 分 成 三 个 天 气 区, 这 些 天 气 区 的 报 告 将 被 送 往 伦 敦 的 劳 埃 德 (Lloyd's) 保 险 公 司, 以 及 各 个 天 气 区 的 重 要 部 门 尽 管 开 展 天 气 预 报 的 想 法 从 未 被 那 些 大 科 学 家 们 和 海 外 贸 易 部 的 官 员 所 看 好, 但 他 们 都 同 意 了 这 一 方 案, 费 茨 罗 伊 从 中 看 到 了 难 得 的 巨 大 的 机 遇! 从 此, 费 茨 罗 伊 每 天 不 再 仅 仅 局 限 于 收 集 和 整 编 来 自 各 个 船 只 汇 报 的 数 据, 他 选 择 去 面 对 更 大 更 艰 难 的 挑 战 : 那 些 适 合 他 视 野 的 工 作, 和 那 些 值 得 他 贡 献 远 见 的 工 作 这 名 老 船 长 想 尝 试 完 成 众 多 船 长 们 一 直 想 做 的 事, 他 要 用 他 所 收 集 到 的 最 准 确 的 天 气 实 况 数 据, 去 预 测 未 来 此 时, 费 茨 罗 伊 已 经 确 信, 他 手 中 掌 握 了 足 够 的 资 源 和 能 量, 去 让 生 活 在 更 广 阔 地 域 的 人 们 知 道 即 将 到 来 的 灾 害 性 天 气, 有 更 多 的 生 命 和 财 产 将 因 此 被 挽 回 而 他, 就 是 那 个 被 赋 予 了 这 项 伟 大 使 命 的 人 与 美 国 的 亨 利 几 年 前 所 做 的 工 作 相 似, 费 茨 罗 伊 也 首 先 致 力 于 在 气 象 站 之 间 建 立 电 报 网 络 所 有 气 象 站 都 被 分 发 相 同 的 温 度 计 和 气 压 计, 气 象 站 的 工 作 人 员 经 过 培 训 后 每 天 都 能 发 回 当 地 的 天 气 观 测 数 据 到 1860 年 年 底 时, 他 已 经 能 完 整 地 收 集 到 分 布 于 整 个 大 不 列 颠 群 岛 22 个 气 象 站 的 信 息, 以 及 5 个 位 于 欧 洲 大 陆 上 的 可 以 每 日 发 报 的 气 象 站 信 息 1861 年 2 月, 他 使 用 他 自 己 发 明 的 一 套 圆 锥 形 模 态 识 别 方 法 2, 首 次 发 布 了 风 暴 警 报 ; 到 了 同 年 8 月, 他 就 已 经 开 始 规 律 地 发 布 每 日 天 气 预 报 了 这 些 预 报 信 息 2 原 文 并 没 有 详 细 介 绍 这 种 方 法, 不 详.

102 罗 伯 特 费 茨 罗 伊 : 无 冕 先 知 被 刊 登 在 伦 敦 的 各 大 报 纸 上, 引 起 了 公 众 广 泛 的 关 注 很 多 著 名 的 皇 家 学 会 会 员, 对 费 茨 罗 伊 开 展 的 天 气 预 报 都 感 到 震 惊 甚 至 惊 恐 在 19 世 纪 中 期, 人 们 有 足 够 多 的 理 由 怀 疑, 政 府 怎 么 可 能 有 能 力 承 揽 天 气 预 报 这 种 服 务? 而 且 还 只 是 通 过 一 个 政 府 授 权 的 类 似 公 司 性 质 的 机 构! 在 那 个 时 代 的 英 格 兰, 真 正 受 经 济 利 益 驱 动 的, 能 提 供 预 测 性 质 产 品 的, 是 那 些 所 谓 的 星 相 学 家 (Astro-Meteorologist) 他 们 主 要 通 过 向 大 众 售 卖 星 相 年 历 而 大 发 横 财 这 些 年 历 都 是 在 鼓 吹 那 些 古 老 而 神 奇 的 星 象, 诸 如 漫 天 的 恒 星 行 星 太 阳 和 月 亮 等, 认 为 它 们 在 某 种 程 度 上 预 示 了 未 来 的 天 气 和 气 候, 甚 至 其 它 各 种 各 样 的 未 知 事 件 对 严 肃 科 学 而 言, 这 些 打 着 科 学 幌 子 的 伪 科 学 者 们, 才 是 真 正 的 致 命 威 胁, 他 们 颠 倒 是 非, 但 他 们 的 预 言 却 被 视 为 真 理, 而 且 受 众 甚 广 例 如 当 时 著 名 的 书 籍 扎 吉 尔 占 星 术 (Zadkiel's Almanac) 的 主 编, 本 是 一 名 退 休 的 海 军 军 官, 他 联 合 其 他 几 名 星 相 学 家, 曾 渗 透 进 伦 敦 气 象 学 会 (London Meteorological Society), 成 为 其 会 员 伦 敦 气 象 学 会 尽 管 是 伦 敦 地 区 第 一 个 科 学 机 构, 但 1842 年 以 后, 该 机 构 受 困 于 财 务 腐 败 和 学 术 道 德 蒙 羞, 几 近 解 散 这 位 主 编 也 成 为 了 继 费 茨 罗 伊 之 后 又 一 名 跻 身 政 府 高 层 的 退 役 海 军 军 官, 但 他 宣 扬 的 是 那 些 陈 旧 危 险 不 受 人 尊 敬 的 妖 言 : 唯 有 星 相 学 才 真 正 具 有 预 测 未 来 的 能 力 这 之 后, 报 纸 上 也 刊 登 了 他 们 这 些 占 星 术 士 的 预 报 结 果, 于 是 各 种 社 论 和 评 论 便 蜂 拥 而 至, 对 双 方 的 预 报 予 以 评 价 费 茨 罗 伊 从 此 开 始 受 到 严 重 威 胁, 声 名 日 下, 特 别 是 当 他 的 天 气 预 报 不 太 准 的 时 候 各 种 流 行 的 报 纸 杂 志, 都 热 衷 于 拿 基 于 扎 吉 尔 占 星 术 所 做 的 未 来 预 测, 与 费 茨 罗 伊 提 供 的 政 府 官 方 天 气 预 报 做 比 较, 并 乐 此 不 疲 对 那 些 皇 家 学 会 的 保 守 的 大 科 学 家 们 而 言, 对 这 种 玷 污 科 学 的 混 乱 局 面, 或 者 说, 这 种 玷 污 他 们 脸 面 的 混 乱 局 面, 令 他 们 感 到 无 法 接 受 很 明 显, 他 们 更 在 意 他 们 的 脸 面, 而 并 不 关 心 老 百 姓 是 否 从 天 气 预 报 服 务 中 受 益, 何 况 还 是 他 们 认 为 根 本 未 经 证 实 的 没 有 保 障 的 预 报 服 务 这 样 一 来, 这 个 刚 刚 成 立 的 气 象 厅 (Meteorological Department) 所 提 供 的 天 气 预 报 服 务, 不 仅 阴 差 阳 错 地 提 高 了 那 些 星 相 学 家 们 的 知 名 度, 而 且 还 撼 动 了 公 众 对 科 学 的 信 任 费 茨 罗 伊 为 这 种 混 乱 局 面 而 深 感 焦 虑, 也 许 并 不 明 智, 但 他 从 未 屈 服 费 茨 罗 伊 是 一 个 自 信 的 实 干 家, 他 只 想 为 那 些 同 样 实 干 的 人 们 提 供 确 凿 的 有 价 值 的 服 务 从 本 质 上 讲, 他 是 一 名 皇 家 海 军 军 人, 一 个 充 满 人 性

103 91 关 怀 的 人, 他 自 视 自 己 肩 负 着 重 要 的 使 命, 要 为 那 些 在 海 上 和 海 边 生 活 的 人 们 挽 回 宝 贵 的 生 命 为 此, 他 承 受 着 舆 论 的 诟 病, 但 始 终 遵 循 德 夫 的 气 象 理 论, 来 和 那 些 污 七 八 糟 的 星 相 学 相 区 别, 并 且 他 从 不 吹 嘘 自 己 的 工 作 是 预 测 未 来 费 茨 罗 伊 说, 那 些 风 暴 预 警 和 天 气 预 报, 只 是 科 学 的 信 息 和 观 点 他 甚 至 回 避 使 用 预 测 (Prediction) 一 词, 他 更 喜 欢 用 提 示 性 警 告 (Cautionary Warnings) 这 样 的 词 语 最 终, 他 定 下 并 一 直 使 用 这 样 一 个 单 词 : 预 报 (Forecasting) 他 曾 经 这 样 写 到, 我 们 的 工 作 既 不 是 预 言 (Prophecies) 也 不 是 预 测 (Predictions); 预 报 (Forecast) 这 个 词 才 是 最 准 确 的 叫 法, 因 为 我 们 的 结 果 是 源 于 科 学 原 理 的 组 合 和 科 学 事 实 的 计 算 当 然, 我 们 的 结 果 也 有 极 小 的 可 能 性 会 受 到 那 些 偶 然 误 差 的 背 叛, 比 如 风 向 的 瞬 时 倒 转, 或 者 突 发 性 雷 阵 雨 之 类 的 坏 天 气, 这 些 都 受 制 于 我 们 非 常 有 限 的 视 野 和 理 解 但 我 们 终 将 会 知 道 得 越 来 越 多, 预 报 得 越 来 越 准 确 1863 年, 费 茨 罗 伊 的 天 气 手 册 (The Weather Book) 付 梓 出 版 用 他 的 话 说, 这 是 一 本 给 大 多 数 人 而 非 极 少 数 人 看 的 气 象 指 导 手 册, 希 望 能 为 人 们 的 日 常 生 活 提 供 便 利 这 意 味 着 对 于 任 何 一 个 能 力 一 般 受 过 平 均 程 度 教 育 的 人, 都 可 以 成 为 实 际 意 义 上 的 懂 天 气 的 人, 而 这 在 以 前 是 难 以 想 象 的 这 本 书 作 为 任 何 人 都 可 以 掌 握 的 工 具, 大 大 提 高 了 普 通 英 国 人 的 科 学 素 养 但 在 皇 家 科 学 院 和 英 国 科 学 促 进 会 的 成 员 们 的 眼 中, 费 茨 罗 伊 却 只 是 在 玩 弄 预 言 家 催 眠 师 或 骗 子 的 伎 俩, 在 他 们 的 脑 海 里, 大 众 科 学 (Popular science) 无 异 于 只 是 伪 科 学 (Bad Science) 的 另 一 种 外 衣 而 已 当 费 茨 罗 伊 表 面 上 依 赖 于 德 夫 提 出 的 对 冲 气 流 理 论 时, 他 内 心 深 处 则 一 直 希 望 能 给 出 一 个 有 明 确 科 学 外 观 和 科 学 形 式 的 预 报 方 法 当 他 在 撰 写 天 气 手 册 时, 他 就 已 经 发 现 很 难 结 合 数 学 方 程 的 准 确 性, 来 解 释 所 观 测 到 的 现 象 他 似 乎 只 能 记 录 天 气 预 报 员 们 在 预 报 实 践 中 的 直 觉 和 经 验, 而 难 以 给 出 满 意 的 数 学 表 达 在 英 国 范 围 内 频 繁 发 送 的 无 线 电 波, 只 是 提 供 给 他 一 种 对 当 前 天 气 的 感 知 (feeling), 或 者 更 确 切 地 说, 是 一 种 对 当 前 英 伦 群 岛 大 范 围 内 天 气 状 况 的 头 脑 视 觉 (mentally seeing), 这 不 足 以 令 那 些 有 威 望 的 学 术 权 威 们 信 服, 不 足 以 令 他 们 认 同 气 象 学 已 像 物 理 学 或 天 文 学 那 样 的 精 确 和 客 观 费 茨 罗 伊 究 竟 为 什 么 会 自 杀? 达 尔 文 关 于 他 的 大 脑 组 织 需 要 修 补

104 罗 伯 特 费 茨 罗 伊 : 无 冕 先 知 的 结 论 是 客 观 的 吗? 费 茨 罗 伊 的 抑 郁 是 源 于 遗 传 基 因 吗? 要 知 道, 费 茨 罗 伊 母 亲 的 叔 叔 洛 德 卡 斯 特 勒 利 夫 (Lord Castlereagh), 也 是 死 于 自 杀 巧 的 是, 费 茨 罗 伊 还 是 第 二 个 自 杀 的 猎 兔 犬 军 舰 的 舰 长, 在 他 之 前 的 舰 长 普 林 格 斯 托 克 斯 (Pringle Stokes) 也 是 在 衣 橱 中 开 枪 自 杀 的 除 此 之 外,1865 年 4 月 30 日 也 不 是 费 茨 罗 伊 第 一 次 把 自 己 推 向 死 亡 的 边 缘 他 精 神 一 直 高 度 紧 张, 在 老 年 生 病 期 间, 他 两 耳 逐 渐 失 聪 在 他 59 岁 的 时 候, 他 衰 老 的 特 别 快 那 时, 他 已 负 债 累 累, 但 海 军 军 部 却 一 直 没 有 给 他 报 销 他 在 随 猎 兔 犬 军 舰 远 航 探 险 和 去 往 新 西 兰 期 间 的 巨 额 费 用 没 有 什 么 人 能 像 达 尔 文 一 样, 在 19 世 纪 下 半 叶, 引 起 科 学 界 对 生 命 演 化 问 题 进 行 如 此 革 命 性 的 争 论 达 尔 文 于 1859 年 出 版 的 物 种 起 源 (The Origin of Species) 深 深 地 冒 犯 了 费 茨 罗 伊 保 守 的 宗 教 信 仰 这 个 事 业 上 的 亲 密 伙 伴, 却 给 费 茨 罗 伊 带 来 了 无 尽 的 烦 恼, 也 给 公 众 带 来 了 无 尽 的 尴 尬 在 1860 年 英 国 科 学 促 进 会 所 组 织 的 一 次 著 名 的 会 议 上, 费 茨 罗 伊 曾 大 声 抗 议 托 马 斯 赫 胥 黎 (Thomas Huxley) 与 萨 谬 威 尔 伯 福 斯 主 教 (Bishop Samuel Wilberforce) 关 于 达 尔 文 的 自 然 选 择 学 说 的 讨 论 这 位 猎 兔 犬 军 舰 的 舰 长, 看 起 来 比 其 55 岁 的 实 际 年 龄 要 老 得 多 的 老 人, 清 清 楚 楚 地 表 明 了 其 态 度 : 他 对 物 种 起 源 的 出 版, 对 其 与 圣 经 第 一 章 创 世 纪 相 悖 的 内 容, 表 示 深 深 的 遗 憾 在 他 自 己 的 猎 兔 犬 自 述 记 的 最 后 一 章, 费 茨 罗 伊 这 样 解 释 啮 齿 象 和 其 它 大 型 动 物 灭 绝 的 原 因 : 是 由 于 它 们 无 法 适 应 并 通 过 诺 亚 方 舟 的 并 不 大 的 门 除 了 以 上 两 种 可 能, 在 费 茨 罗 伊 的 妻 子 看 来, 毫 无 疑 问 费 茨 罗 伊 的 死 是 天 气 预 报 的 错 正 是 由 于 费 茨 罗 伊 每 天 都 对 天 气 预 报 忧 心 忡 忡, 而 且 还 要 担 心 那 些 大 科 学 家 们 和 星 相 学 家 们 的 不 断 挑 剔, 她 的 丈 夫 才 会 在 自 杀 前 快 速 消 瘦 皇 家 地 理 学 会 的 主 席, 罗 德 里 克 莫 奇 森 (Roderick Murchison) 爵 士 在 公 开 场 合 持 这 样 的 观 点 : 如 果 费 茨 罗 伊 不 自 己 把 自 己 推 进 责 任 的 深 渊, 去 承 担 那 些 莫 须 有 的 对 预 报 的 非 议 的 话, 那 么 他 如 此 有 意 义 的 人 生 肯 定 会 走 得 更 远 应 该 说, 即 使 在 最 好 的 情 况 下, 这 位 敏 感 的 情 绪 不 稳 定 的 理 想 主 义 者, 从 精 神 气 质 层 面 上 也 并 不 适 宜 做 天 气 预 报 类 的 工 作 费 茨 罗 伊 对 待 批 评 和 质 疑 的 认 真 执 着 的 态 度, 可 能 是 最 终 把 他 推 向 绝 境 的 主 因 在 弥 留 的 日 子 里, 他 一 直 处 于 深 度 抑 郁 中, 他 失 去 了 往 日 著 名 的 费 茨 罗 伊 式 的 自 信, 也

105 93 失 去 了 海 军 舰 长 的 威 严, 他 的 助 手 们 则 接 过 了 他 在 气 象 厅 的 全 部 工 作 在 他 去 世 之 前, 他 面 见 了 美 国 人 莫 里, 那 是 一 个 在 敌 人 中 比 在 朋 友 中 更 出 名 的 人, 只 因 为 莫 里 刚 刚 在 法 国 巴 黎 出 版 了 一 篇 论 文, 否 定 了 费 茨 罗 伊 用 于 天 气 预 报 的 技 术 在 费 茨 罗 伊 死 后, 对 他 自 杀 的 争 论 在 科 学 界 中 形 成 了 泾 渭 分 明 的 分 野 天 气 预 报 服 务 尽 管 给 公 众 提 供 了 有 效 的 气 象 学 工 具, 并 因 此 快 速 流 行 开 来, 但 这 并 不 是 皇 家 科 学 院 中 那 些 大 科 学 们 所 希 望 看 到 的, 甚 至 可 以 说 他 们 从 未 正 视 这 一 现 实 气 象 学 发 展 的 轨 迹 是 永 远 向 前 的, 哪 怕 官 方 对 费 茨 罗 伊 的 死 的 态 度, 阻 碍 了 英 国 继 续 领 导 气 象 科 学 的 未 来 皇 家 科 学 院 和 海 外 贸 易 部 后 来 以 费 茨 罗 伊 的 死 为 契 机, 严 肃 地 彻 查 了 气 象 厅 过 往 的 工 作 业 绩, 否 定 了 费 茨 罗 伊 风 暴 预 警 和 天 气 预 报 服 务 的 价 值, 并 最 终 于 1866 年 公 布 了 他 们 的 调 查 结 果 在 这 篇 43 页 的 报 告 中, 他 们 推 翻 了 费 茨 罗 伊 所 有 的 成 就 费 茨 罗 伊 组 织 建 立 并 收 集 整 理 的 50 万 个 海 上 观 测 记 录, 被 认 为 数 量 不 足 以 进 行 科 学 研 究 费 茨 罗 伊 的 天 气 预 报, 也 被 认 为 在 使 用 中 十 分 不 准 确, 尽 管 以 现 代 的 标 准 来 看, 这 些 预 报 已 达 到 了 合 理 的 统 计 水 平 在 1986 年 出 版 的 科 学 史 学 报 (Journal of the History of Science) 上, 英 国 历 史 学 家 吉 姆 贝 顿 (Jim Burton) 这 样 评 价 这 份 报 告 : 这 份 粗 制 滥 造 的 报 告 显 然 很 不 公 正, 但 它 被 奉 为 官 方 报 告 并 因 此 广 为 流 传, 里 面 对 费 茨 罗 伊 工 作 的 评 价 都 是 以 成 败 论 英 雄 这 份 报 告 还 有 这 样 的 结 论 : 对 英 伦 三 岛 开 展 天 气 研 究, 最 好 是 由 一 个 科 学 团 体 来 承 担, 而 不 是 由 一 个 政 府 机 构 海 外 贸 易 部 对 此 的 回 应 就 是, 立 刻 终 止 每 日 天 气 预 报 服 务 和 风 暴 预 警 服 务 公 众 对 此 反 应 强 烈, 最 后 风 暴 预 警 服 务 不 得 不 于 1867 年 再 次 恢 复 那 些 从 事 海 上 贸 易 的 商 人 海 洋 保 险 公 司 以 及 渔 业 船 队 等, 无 不 十 分 感 激 费 茨 罗 伊 不 太 准 确 的 预 报, 在 他 们 看 来, 这 比 那 些 皇 家 科 学 院 所 坚 持 的 所 谓 科 学 的 纯 洁 性 要 准 确 得 多 他 们 认 识 到 不 列 颠 群 岛 的 沿 岸 地 区 对 北 大 西 洋 风 暴 是 十 分 脆 弱 的, 因 此 他 们 在 苏 格 兰 天 文 学 家 查 尔 斯 米 斯 (Charles Piazzi Smyth) 的 领 导 下 建 立 了 一 个 重 要 的 联 盟 组 织 高 尚 的 科 学 是 一 回 事, 风 暴 预 警 则 完 全 是 另 外 一 回 事, 用 天 然 属 性 完 全 不 同 的 东 西 来 衡 量 风 暴 预 警 存 在 的 必 要 性 是 不 公 平 的, 米 斯 在 给 爱 丁 堡 商 会 的 一 封 信 中 这 样 写 道 在 谈 及 对 强 风 暴 的 预 报 和 预 警 服 务 的 实 际 意 义 时, 他 说 : 现

106 罗 伯 特 费 茨 罗 伊 : 无 冕 先 知 在, 我 们 已 经 充 分 理 解, 并 将 在 未 来 很 多 年 的 时 间 里 继 续 慢 慢 加 深 理 解 大 约 10 年 之 后, 业 务 化 的 每 日 天 气 预 报 才 被 更 名 后 的 气 象 局 所 恢 复 而 在 恢 复 之 前 的 几 年 间, 气 象 厅 和 皇 家 科 学 院 的 专 家 们, 并 没 有 就 如 何 提 高 天 气 预 报 准 确 性 和 如 何 促 进 气 象 科 学 发 展 等 方 面, 获 得 任 何 实 质 性 进 展

107 Storm Watcher 11 厄 本 雷 维 利 尔 克 里 米 亚 半 岛 的 云 在 长 久 的 欧 战 历 史 中, 克 里 米 亚 战 争 可 以 算 得 上 是 最 大 的 军 事 失 误 1854 年, 英 格 兰 法 国 奥 斯 曼 土 耳 其 奥 地 利 联 合 起 来, 共 同 对 抗 企 图 在 巴 尔 干 地 区 和 中 东 地 图 扩 展 自 己 领 土 的 沙 皇 俄 国 俄 国 人 在 塞 瓦 斯 托 波 尔 加 强 了 布 防, 在 这 里, 他 们 已 经 被 一 支 小 型 盟 军 舰 队 包 围 了 将 近 一 年 之 久 对 战 争 的 双 方 来 说, 克 里 米 亚 战 争 后 来 成 为 了 一 次 策 略 失 败 逻 辑 错 误 的 笑 柄 在 阿 尔 弗 雷 德 坦 尼 森 (Alfred Tennyson) 的 轻 骑 兵 冲 锋 (Charge of the light brigade) 中, 这 位 维 多 利 亚 女 王 的 桂 冠 诗 人 赞 美 了 不 列 颠 轻 骑 兵 们 在 巴 拉 克 拉 瓦 战 场 上 英 勇 消 灭 敌 人 的 情 形 : 他 们 不 问 为 什 么, 要 么 战 斗 要 么 牺 牲 尽 管, 不 列 颠 的 护 士 弗 洛 伦 斯 南 丁 格 尔 (Florence Nightingale) 给 予 了 伤 病 的 士 兵 极 好 的 照 顾, 但 是 在 战 事 结 束 前, 敌 对 双 方 死 亡 的 士 兵 和 海 员 总 数 仍 都 达 到 了 25 万 人 左 右, 大 部 分 人 都 是 因 为 疾 病 而 死, 并 非 战 斗 这 场 战 争, 无 论 对 于 战 败 的 沙 皇, 还 是 战 胜 的 英 法 联 盟 来 说, 都 是 代 价 巨 大 的 无 论 结 局 怎 么 样, 克 里 米 亚 战 争 都 促 使 了 欧 洲 国 家 气 象 服 务 的 产 生 1854 年 11 月 13 日 晚 上, 黑 海 上 空 的 天 气 阴 沉 下 来, 大 雨 袭 来 东 北 风 吹 过 军 舰 和 盟 军 的 营 地, 随 着 夜 的 加 深 风 逐 渐 增 大 到 拂 晓 时 分, 帐 篷 和 被 褥 已 经 淹 没 在 强 劲 的 东 南 风 中 了 沿 着 克 里 米 亚 半 岛 西 边 和 南 面 的 海 95

108 厄 本 雷 维 利 尔 : 克 里 米 亚 半 岛 的 云 岸, 风 力 持 续 增 大, 强 劲 的 西 风 以 飓 风 般 的 力 量 冲 击 着 军 舰 紧 接 着, 严 寒 和 降 雪 就 到 来 了 暴 风 雪 过 后, 人 们 发 现 陆 军 和 海 军 都 损 失 惨 重 不 列 颠 王 子 号 轮 船, 以 及 船 上 的 7000 顿 药 品 补 给 靴 子 冬 天 的 衣 物, 都 已 沉 入 海 底 同 样 的 悲 剧 还 发 生 在 法 国 最 好 的 战 舰 百 炮 战 船 亨 利 四 世, 以 及 超 多 一 打 数 量 的 其 他 船 舰 身 上 对 在 英 格 兰 和 法 国 的 焦 虑 的 民 众 来 说, 这 场 风 暴 比 一 场 溃 败 更 可 怕 在 这 个 以 电 报 联 络 的 新 时 代, 新 的 问 题 被 提 了 出 来 对 许 多 人 来 说, 很 明 显, 这 场 风 暴 在 到 达 黑 海 前 的 几 天 就 已 经 袭 击 了 西 欧 大 陆 路 易 - 拿 破 仑 (Louis-Napoléon) 想 知 道, 在 风 暴 接 近 的 过 程 中, 如 果 这 支 不 幸 的 船 队 能 够 接 到 警 报, 这 场 灾 难 是 否 就 能 被 阻 止 风 暴 什 么 时 候 到 哪 里? 这 能 否 被 预 测 出 来? 为 了 找 到 这 个 问 题 的 答 案, 他 请 教 了 世 界 上 最 著 名 的 科 学 家 之 一 厄 本 雷 维 利 尔 (Urbain J.J. Le Verrier) 在 1846 年 就 已 经 发 现 了 海 王 星 那 是 一 项 极 其 优 秀 的 科 学 成 就 最 让 当 时 的 公 众 和 政 府 吃 惊 的 是, 他 取 得 这 一 发 现 的 过 程 中 没 有 用 到 任 何 观 测 和 仪 器, 而 仅 仅 是 应 用 了 一 些 数 学 知 识 铅 笔 是 他 唯 一 的 工 具 了 解 了 天 王 星 的 轨 道 后, 雷 维 利 尔 计 算 发 现 它 的 偏 心 率 不 能 仅 仅 依 靠 木 星 和 土 星 提 供 的 万 有 引 力 而 维 持 他 给 出 了 宇 宙 中 的 一 个 位 置, 并 计 算 出 一 颗 人 类 以 前 不 知 道 的 行 星 将 在 某 个 时 间 出 现 在 这 里 他 把 这 个 发 现 写 信 告 诉 给 在 柏 林 天 文 台 工 作 的 一 位 天 文 学 家 朋 友 约 翰 加 勒 (Johann G. Galle), 后 者 调 整 他 的 望 远 镜 到 那 个 位 置, 很 快 就 看 到 一 个 在 当 时 的 任 何 星 图 中 都 没 有 出 现 过 的 物 体 你 说 的 那 颗 行 星 确 实 存 在, 加 勒 写 道 因 为 这 一 重 大 发 现,1853 年 弗 朗 西 斯 科 阿 拉 戈 (François Arago) 死 后, 路 易 - 拿 破 仑 任 命 雷 维 利 尔 为 巴 黎 天 文 台 台 长 1855 年, 雷 维 利 尔 让 他 的 助 手 伊 曼 纽 尔 李 艾 丝 (Emmanuel Liais) 去 研 究 那 场 黑 海 风 暴 同 时, 他 向 欧 洲 的 一 些 研 究 者 索 要 从 1854 年 11 月 12 日 到 16 日 的 观 测 资 料, 这 些 研 究 者 包 括, 格 林 威 治 皇 家 天 文 台 的 詹 姆 斯 格 雷 舍 尔 (James Glaisher) 荷 兰 的 克 里 斯 托 弗 巴 劳 特 (Christophorus Buys Ballot) 普 鲁 士 的 辛 里 奇 达 夫 (Heinrich Dove) 以 及 比 利 时 的 阿 道 夫 凯 特 莱 (Adolphe Quetelet) 从 这 些 观 测 资 料 中, 巴 黎 的 科 学 家 们 全 面 地 追 踪 了 经 过 欧 洲 和 亚 洲 的 风 暴 的 路 径 雷 维 利 尔 得 出 结 论, 当 时 那 个 席 卷 克 里 米 亚 半 岛 的 风 暴 是 可 以 预 见 到 的, 军 队 是 可 以 被 告 知 有 风 暴 正 在 接 近 中 的 他 说, 唯 一 需 要 的, 就 是 建 立 一 张 穿 越 大 陆 的 巨 大 气 象 观 测 网 但 是, 雷 维 利

109 图 11.1: 厄 本 雷 维 利 尔 的 肖 像 97

110 厄 本 雷 维 利 尔 : 克 里 米 亚 半 岛 的 云 尔 后 来 花 费 了 数 年 时 间, 想 在 法 国 建 立 起 这 样 一 个 天 气 观 测 系 统 却 失 败 了 联 合 各 个 电 报 公 司 并 组 织 其 他 国 家 的 天 文 台, 这 样 一 个 工 程 在 当 时 混 乱 的 欧 洲 实 现 起 来 难 度 比 美 国 大 得 多 而 且, 雷 维 利 尔 所 面 临 的 问 题 更 加 棘 手 他 同 行 的 法 国 科 学 院 的 科 学 家 中, 对 天 气 预 报 的 保 守 的 抵 制 一 直 根 深 蒂 固 很 显 然, 雷 维 利 尔 非 常 清 楚 他 的 导 师 对 气 象 学 发 展 的 抵 制 态 度 每 个 人 都 记 得 雷 维 利 尔 在 天 文 台 的 前 任 伟 大 的 阿 拉 戈 的 警 告, 他 曾 在 1846 年 就 关 于 这 个 问 题 发 表 了 著 名 的 言 论 巴 黎 一 些 卑 鄙 的 出 版 商 曾 借 用 阿 拉 戈 的 名 号 发 售 一 本 名 叫 阿 拉 戈 的 演 讲 的 书, 书 中 包 含 着 假 的 天 气 预 报 直 到 1846 年, 这 本 骗 人 的 书 已 经 将 要 发 行 第 四 版 了, 阿 拉 戈 对 此 非 常 苦 恼 就 是 因 为 这 件 不 道 义 的 事 情, 激 起 了 阿 拉 戈 在 当 年 的 巴 黎 天 文 台 年 报 中 写 道 : 类 似 的 话 从 来 没 有 从 我 的 嘴 里 说 出 来 过, 私 下 里 或 者 我 这 30 年 来 所 讲 的 课 里 从 没 有 过 从 来 没 有 人 经 过 我 的 同 意 发 表 过 一 句 关 于 此 内 容 的 话, 我 也 没 有 授 权 任 何 人 把 这 说 成 是 我 的 想 法, 根 据 我 们 现 在 所 掌 握 的 知 识, 任 何 可 信 度 的 关 于 未 来 一 年 一 个 月 一 周, 甚 至 一 天 的 天 气 的 预 测 都 是 没 有 可 能 的 他 补 充 道 : 我 相 信 我 可 以 从 我 的 研 究 中 推 出 我 现 在 要 宣 布 的 这 个 重 要 的 结 论 ; 无 论 科 学 发 展 到 什 么 地 步, 一 个 可 信 赖 的 为 自 己 的 声 誉 负 责 的 科 学 家 都 不 敢 预 报 将 来 天 气 的 状 态 阿 拉 戈 的 气 象 研 究 影 响 巨 大, 并 且 时 间 久 远 他 的 研 究 最 终 把 流 星 的 成 因 排 除 在 了 气 象 学 的 范 畴 之 外, 反 驳 了 詹 姆 斯 埃 斯 比 (James P. Espy) 等 科 学 家 关 于 其 产 生 自 大 气 内 部 的 观 点 阿 拉 戈 强 调 流 星 陨 星 彗 星 小 行 星 都 属 于 天 文 学 的 高 级 范 畴 当 人 们 的 这 一 误 解 被 他 纠 正 过 来 后, 他 又 开 始 仔 细 研 究 古 代 关 于 月 亮 和 小 行 星 影 响 天 气 变 化 的 说 法 在 1846 年 的 年 报 中, 阿 拉 戈 声 明 : 我 认 为, 这 一 结 果 很 明 显 地 说 明, 这 两 类 天 体 对 天 气 的 影 响 微 乎 其 微, 所 以, 从 绝 对 意 义 上 来 说, 对 天 气 的 预 测 永 远 不 能 划 归 到 天 文 学 分 支 的 范 畴 虽 然 这 些 有 一 定 道 理 的 科 学 论 断 在 当 时 深 入 人 心, 但 是 事 实 表 明, 后 来 天 气 预 报 却 比 当 时 继 续 作 为 绝 对 意 义 上 天 文 学 的 分 支 获 得 了 更 多 的 尊 重 这 种 与 天 文 学 之 间 割 扯 不 断 的 联 系 以 及 把 气 象 学 的 结 果 拿 来 与 占 卜 术 的 结 果 来 进 行 比 较 的 行 为, 从 一 开 始 就 一 直 萦 绕 在 气 象 学 周 围 对 19 世 纪 的 欧 洲 天 文 学 家 来 说, 对 天 气 的 经 验 近 似 似 乎 很 难 被 称 为 科 学

111 99 美 国 的 气 象 学 家 特 别 喜 欢 解 决 关 于 风 暴 的 题 目, 因 为 这 种 题 目 往 往 可 以 好 好 让 他 们 思 考 风 暴 的 发 展 和 可 预 报 性 这 一 领 域 由 德 国 人 辛 里 奇 布 兰 德 斯 (Heinrich Wilhelm Brandes) 最 先 倡 导, 被 叫 做 天 气 学 (synoptic meteorology), 因 为 它 以 一 个 大 区 域 中 同 时 观 测 得 到 的 数 据 为 基 础, 并 且 与 天 气 预 报 联 系 紧 密 然 而 除 了 德 芙 以 外,19 世 纪 中 期 的 科 学 家 们 都 被 大 气 动 力 学 的 内 容 所 深 深 吸 引 是 什 么 造 成 了 雨 雹 闪 电 和 雷 暴? 几 个 奖 金 丰 厚 的 国 际 竞 赛 希 望 可 以 解 决 这 些 问 题 的 答 案, 但 是 这 些 诱 惑 却 没 有 能 够 吸 引 来 多 少 接 受 它 们 的 人 19 世 纪, 美 国 科 学 家 不 仅 在 天 气 预 报 领 域, 在 其 它 像 大 气 物 理 大 气 化 学 等 的 基 础 研 究 领 域 也 都 远 远 领 先 于 欧 洲 科 学 家, 这 得 益 于 这 个 年 轻 的 国 家 中 没 有 庞 大 古 老 有 权 利 并 且 根 深 蒂 固 的 哲 学 体 系 也 没 有 皇 家 科 学 院 和 皇 室 这 些 欧 洲 科 学 的 守 护 者 们 的 歇 斯 底 里 比 如 在 伦 敦, 仅 仅 首 相 亨 利 的 批 评 意 见 就 使 得 托 马 斯 杨 (Thomas Young) 放 弃 了 预 言 光 的 波 动 性 的 演 讲 在 巴 黎, 科 学 院 的 科 学 家 们 甚 至 不 愿 意 去 接 受 一 项 重 大 的 科 学 突 破 类 似 的 事 情 也 发 生 在 皮 埃 尔 迈 尔 (Pierre Hermand Maille) 这 个 来 自 小 城 圣 弗 劳 兰 丁 的 不 太 知 名 的 业 余 科 学 爱 好 者 身 上, 他 第 一 个 给 出 了 对 流 过 程 的 模 型, 但 是 却 没 有 在 科 学 史 中 占 有 一 席 之 地 1834 年, 迈 尔 拿 着 非 常 具 有 原 创 性 的 文 章 去 参 加 法 国 科 学 院 发 起 的, 征 集 解 释 冰 雹 的 形 成 的 学 术 论 文 比 赛 他 不 但 解 释 了 雹 的 形 成, 而 且, 比 埃 斯 比 做 的 更 出 色 的 是, 他 还 给 出 了 对 流 凝 结 和 云 的 形 成 等 过 程 的 大 致 轮 廓 法 国 科 学 院 既 没 有 给 迈 尔 的 文 章 授 予 任 何 奖 励, 也 没 有 把 他 的 文 章 发 表 出 来 但 是, 奇 怪 的 是, 到 了 1841 年, 同 样 是 这 群 科 学 家, 却 拜 倒 在 埃 斯 比 更 加 不 严 谨 的 风 暴 理 论 下 一 位 有 影 响 力 的 法 国 科 学 家, 物 理 学 家 雅 克 巴 比 涅 (Jacques Babinet) 在 这 之 后 承 认 了 迈 尔 的 文 章 直 到 1965 年, 迈 尔 的 原 始 文 章 才 在 英 国 历 史 学 家 诺 尔 斯 米 德 尔 顿 (Knowles Middleton) 的 请 求 下, 被 从 法 国 科 学 院 的 众 多 科 研 结 果 中 发 掘 出 来 在 中 世 纪, 法 国 科 学 院 的 一 个 特 殊 项 目 是 考 虑 在 当 时 的 法 属 殖 民 地 阿 尔 及 利 亚 建 立 天 气 观 测 站 而 物 理 学 家 亨 利 - 维 克 托 勒 尼 奥 (Henri- Victor Regnault) 却 对 这 个 项 目 薄 弱 的 科 学 理 论 基 础 进 行 了 抨 击 如 勒 尼 奥 所 说, 我 们 到 现 在 还 不 知 道 该 观 测 什 么, 怎 么 观 测, 在 哪 里 观 测 同 时, 资

112 厄 本 雷 维 利 尔 : 克 里 米 亚 半 岛 的 云 图 11.2: 雷 维 利 尔 的 墓 碑 上 有 一 个 海 王 星 的 石 球 状 雕 刻, 以 纪 念 他 在 天 文 理 论 方 面 的 杰 出 贡 献.

113 101 深 物 理 学 家 天 文 学 家 让 - 巴 蒂 斯 特 毕 奥 (Jean-Baptiste biot) 也 指 出 这 种 观 测 在 俄 国 进 行 了 许 多 年 却 仍 然 没 有 任 何 收 获, 我 们 现 在 变 成 了 在 实 际 的 应 用 中 去 检 验 气 象 学 理 论 的 正 确 与 否 了, 他 说 只 有 拥 有 像 雷 维 利 尔 这 样 的 国 际 名 望 的 人, 只 有 在 面 对 像 克 里 米 亚 溃 败 这 样 的 情 况 下, 才 能 够 成 功 地 克 服 欧 洲 科 学 家 对 天 气 预 报 的 想 法 的 抵 制 电 报 的 出 现 使 得 军 队 在 天 气 信 息 的 全 速 交 流 上 优 势 越 来 越 明 显 没 有 什 么 比 战 争 需 求 为 气 象 学 的 发 展 带 来 更 大 贡 献 的 在 美 国 科 学 家 瑞 德 菲 尔 德 和 埃 斯 比 描 述 出 台 风 运 动 的 规 律 很 多 年 以 后, 雷 维 利 尔 那 个 关 于 克 里 米 亚 半 岛 上 台 风 的 行 进 路 径 的 报 告 在 法 国 居 然 还 被 奉 为 是 一 场 科 技 的 革 命 这 确 实 是 1855 年 末 欧 洲 科 学 的 真 实 状 态 他 当 时 的 报 告 描 述 了 一 种 大 气 波 动, 称 可 以 从 气 压 计 示 数 的 振 荡 和 画 在 地 图 上 的 等 压 线 中 找 出 它 们 即 便 如 此, 雷 维 利 尔 的 项 目 还 是 进 展 缓 慢 1857 年, 巴 黎 的 一 家 报 纸 开 始 刊 登 来 自 法 国 和 欧 洲 其 他 气 象 站 的 天 气 报 告, 但 是 这 离 雷 维 利 尔 预 想 的 天 气 服 务 还 差 很 远 欧 洲 第 一 套 风 暴 预 警 系 统 不 是 在 法 国, 而 是 在 荷 兰 由 克 里 斯 托 夫 布 朗 特 (Christoph Buys Ballot) 建 立 起 来 他 在 1854 年 建 立 了 荷 兰 皇 家 气 象 中 心 海 军 上 将 罗 伯 特 菲 茨 罗 伊 (Robert FitzRoy) 在 1861 年 也 开 始 通 过 英 国 贸 易 局 发 布 类 似 的 预 警 服 务 巴 黎 天 文 台 在 1863 年 开 始 发 布 风 暴 预 警 服 务, 虽 然 和 不 列 颠 的 一 样, 但 是 这 种 预 警 一 出 现 就 饱 受 非 议 和 质 疑 没 有 人 比 厄 本 雷 维 利 尔 更 能 体 会 天 文 学 与 气 象 学 之 间 的 戏 剧 性 的 反 差 的 了 这 个 天 文 学 家 仅 仅 靠 自 己 的 大 脑 和 铅 笔, 就 能 够 在 宇 宙 中 指 出 一 个 从 未 被 人 所 知 的 星 球 的 位 置 当 他 转 向 更 加 实 际 的 气 象 科 学 时, 即 使 在 助 手 的 帮 助 下, 即 使 掌 握 着 一 个 国 家 天 文 台, 即 使 拥 有 着 整 个 大 陆 的 直 接 同 时 的 观 测 数 据, 伟 大 的 雷 维 利 尔 却 也 只 能 研 究 着 第 二 天 的 天 气 这 样 一 个 含 糊 却 又 普 遍 的 问 题 在 天 文 台 外, 有 些 人 称 他 为 一 直 在 尝 试 的 疯 子, 但 是 也 有 些 人 指 责 说 他 应 该 做 的 更 好 1863 年, 在 一 次 科 学 院 的 会 议 中, 当 拿 破 仑 的 的 国 防 部 长 在 法 国 主 流 科 学 家 们 面 前 严 厉 质 问 雷 维 利 尔 雷 维 利 尔 预 报 的 准 确 性 并 批 评 他 的 预 报 思 路 时, 雷 维 利 尔 坐 如 针 毡 即 使 天 文 台 开 始 了 自 己 的 天 气 预 警 系 统, 皇 家 海 军 仍 然 在 继 续 依 赖 从 英 格 兰 的 菲 茨 罗 伊 那 里 接 收 到 的 预 报 在 巴 黎 天 文 台, 没 有 什 么 事 情 比 雷 维 利 尔 的 脾 气 对 气 象 服 务 造 成 更 坏

114 厄 本 雷 维 利 尔 : 克 里 米 亚 半 岛 的 云 的 影 响 的 了 专 横 脾 气 暴 躁 的 雷 维 利 尔 最 受 那 些 国 际 同 事 的 尊 敬, 因 为 他 们 和 雷 维 利 尔 见 面 机 会 不 多, 所 以 很 少 见 到 他 发 脾 气 似 乎 没 什 么 人 可 以 为 雷 维 利 尔 工 作 很 长 时 间 雷 维 利 尔 一 被 任 命, 几 个 科 学 家 就 离 开 了 天 文 台 李 艾 丝, 曾 经 研 究 过 1854 年 克 里 米 亚 风 暴 的 雷 维 利 尔 的 助 手, 在 1857 年 被 开 除 助 理 台 长 埃 德 姆 玛 丽 - 大 卫 (Edme Hippolyte Marié-Davy), 可 能 是 天 文 台 最 有 天 赋 的 气 象 学 家, 在 1863 年 8 月 建 立 起 天 文 台 的 风 暴 预 警 业 务 后, 就 一 直 在 和 雷 维 利 尔 争 吵 最 后, 雷 维 利 尔 在 1967 年 10 月 向 预 报 业 务 施 压 并 试 图 把 玛 丽 - 大 卫 开 除 掉 这 位 助 理 台 长 直 接 向 国 王 申 诉, 从 他 的 角 度 报 告 了 争 执, 并 指 出 从 1854 年 雷 维 利 尔 被 任 命 以 后, 已 经 有 超 过 100 人 离 开 了 天 文 台 在 1870 年 一 个 大 规 模 的 辞 职 活 动 之 后, 雷 维 利 尔 终 于 被 免 职 了 风 暴 预 警 业 务 重 新 回 到 了 玛 丽 - 大 卫 手 中 但 是 在 1871 年 预 警 业 务 再 次 因 为 普 法 战 争 的 爆 发 而 停 止, 随 后 拿 破 仑 三 世 退 位, 巴 黎 被 巴 黎 公 社 拥 护 者 所 占 领 雷 维 利 尔 在 1873 年 被 重 新 任 命, 法 国 的 战 乱 还 在 继 续 法 国 甚 至 都 没 有 出 席 当 年 8 月 关 于 气 象 学 的 重 要 的 维 也 纳 国 际 会 议 当 时, 法 国 最 重 要 关 于 大 气 物 理 学 的 研 究 却 来 自 于 一 个 门 外 汉 一 个 叫 做 俾 斯 林 (H. Peslin) 的 采 矿 工 程 师 1869 年, 俾 斯 林 向 法 国 科 学 院 提 交 了 一 篇 文 章, 他 在 文 章 中 推 导 出 来 了 等 压 线 与 风 速 的 数 学 关 系 审 稿 的 是 一 个 科 学 院 的 委 员 会, 其 中 包 括 雷 维 利 尔, 他 主 张 不 发 表 这 篇 文 章 俾 斯 林 的 研 究 最 后 被 玛 丽 - 大 卫 在 1872 年 发 表, 玛 丽 - 大 卫 当 时 是 蒙 苏 里 天 文 台 的 台 长 五 年 以 后, 这 篇 文 章 被 美 国 人 克 里 夫 兰 阿 贝 (Cleveland Abbe) 翻 译 成 英 语 并 发 表 在 史 密 斯 森 尼 协 会 上 此 时, 在 巴 黎 天 文 台, 整 个 预 报 过 程 都 没 有 使 用 俾 斯 林 的 任 何 公 式

115 Storm Watcher 12 克 里 夫 兰 阿 比 概 率 老 头 人 们 称 他 概 率 老 头 (Old probabilities), 或 简 称 为 概 率 老 头 (Old Probs) 起 这 个 外 号 是 因 为 阿 比 30 岁 时, 满 脸 胡 须 以 及 厚 厚 的 金 属 框 近 视 眼 镜 让 他 看 起 来 不 那 么 年 轻 了 他 是 美 国 第 一 个 官 方 天 气 预 报 员, 在 他 发 布 天 气 概 率 的 第 一 周, 他 评 论 道, 辛 辛 那 提 星 期 一 0.5 英 寸 (1.3 厘 米 ) 的 降 雨 量 在 周 六 中 午 就 预 报 出 来 了, 但 是 实 际 降 雨 量 比 预 报 的 多 一 些 这 个 手 写 的 公 告, 被 张 贴 在 辛 辛 那 提 商 会 的 公 告 板 上, 人 们 还 发 现 了 他 的 拼 写 错 误 : 辛 辛 那 提 观 测 站 的 天 气 公 告,1869 年 9 月 7 日, 星 期 二 (Teusday) 在 错 误 的 那 行 下 面, 一 个 肉 类 包 装 工 人 写 到, 一 个 天 气 概 率 老 头 的 错 误 拼 写 概 率 这 个 词,1876 年 变 成 了 指 示, 到 了 1889 年, 罗 伯 特 费 兹 罗 伊 (Robert FitzRoy) 新 造 的 术 语 天 气 预 报 最 终 成 为 官 方 语 言 尽 管 这 些 术 语 改 变 了, 但 人 们 仍 亲 切 地 称 克 利 夫 兰 阿 比 (Cleveland Abbe) 教 授 为 概 率 老 头 正 如 马 克 吐 温 (Mark Twain)1876 年 在 新 英 格 兰 社 会 演 讲 时 的 评 论, 概 率 老 头 在 精 确 预 测 方 面 素 有 赞 誉, 他 当 之 无 愧 阿 比 1916 年 去 世 以 后, 他 的 儿 子 杜 鲁 门 (Truman), 翻 阅 他 父 亲 的 日 记 时, 发 现 这 样 一 个 仔 细 和 博 学 的 人, 居 然 有 如 此 古 怪 的 心 理 障 碍 : 概 率 老 头 几 乎 所 有 的 星 期 二 (Tuesday) 都 拼 写 错 误! 103

116 克 里 夫 兰 阿 比 : 概 率 老 头 正 如 许 多 天 气 学 家 一 样, 阿 比 最 开 始 喜 欢 的 是 天 文 学 他 经 常 回 忆 起 在 俄 国 普 尔 科 沃 跟 随 大 天 文 学 家 奥 托 斯 特 鲁 维 (Otto Struve) 学 习 的 那 两 年 难 忘 的 时 光 直 到 1868 年 他 受 聘 成 为 辛 辛 那 提 观 象 台 台 长 一 职 时, 他 才 回 到 美 国 这 个 观 象 台 拥 有 当 时 全 国 最 好 的 天 文 望 远 镜, 尽 管 它 10 年 没 有 用 过, 而 且 性 能 已 经 损 坏 阿 比 那 时 候 对 气 象 方 面 的 个 人 兴 趣 主 要 是 为 了 更 好 的 理 解 天 文 学, 以 及 测 量 当 地 各 种 大 气 条 件 对 折 射 率 的 影 响 但 阿 比 是 一 个 充 满 激 情, 有 雄 心 壮 志 的 年 轻 人, 他 一 看 到 机 会 就 会 抓 住 它 他 生 于 1838 年 的 纽 约 城, 在 他 少 年 时 代, 报 纸 上 经 常 刊 登 詹 姆 斯 埃 斯 比 (James Espy), 约 瑟 夫 亨 利 (Joseph Henry), 威 廉 瑞 德 菲 尔 德 (William Redfield), 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 (Elias Loomis) 以 及 其 他 人 描 述 美 国 风 暴 形 状 和 特 征 的 文 章 阿 比 后 来 说, 这 些 文 章 让 我 确 信, 人 应 该 而 且 必 须 克 服 我 们 对 于 破 坏 性 的 暴 风 雨 的 无 知 当 阿 比 19 岁 从 纽 约 自 由 学 院 毕 业 时, 他 阅 读 了 威 廉 费 雷 尔 (William Ferrel)1859 年 发 表 在 朗 克 尔 数 学 月 刊 上 的 经 典 论 文 后 意 识 到 天 气 预 报 的 可 能 性, 我 认 识 到 他 克 服 了 很 多 关 于 风 暴 和 风 的 理 论 中 潜 在 的 困 难, 从 那 天 起 他 ( 费 雷 尔 ) 就 是 我 的 向 导 和 权 威 阿 比 1867 年 从 俄 罗 斯 回 到 美 国 后, 在 华 盛 顿 海 军 观 象 台 找 到 一 份 助 理 的 工 作 那 正 是 当 年 联 邦 的 马 修 莫 里 (Matthew Maury) 工 作 的 地 方 在 这 里, 阿 比 可 以 看 到 由 亨 利 1849 年 开 始 组 织 的 开 拓 性 的 全 国 天 气 观 测 电 报 系 统 内 战 破 坏 了 史 密 森 尼 学 会 的 网 络, 加 上 1856 年 史 密 森 大 楼 上 层 一 场 毁 灭 性 的 大 火, 使 它 失 去 了 重 建 天 气 系 统 的 能 力 亨 利 曾 呼 吁 国 家 政 府 着 手 建 立 一 个 新 的 系 统, 但 是 没 有 成 功 与 此 同 时, 这 里 有 一 些 分 布 广 泛 的 电 报 线, 有 一 个 有 效 的 风 暴 预 警 工 具, 有 这 些 地 处 辛 辛 那 提 运 输 和 交 流 中 心 的 科 学 设 备, 还 有 一 个 在 寻 找 使 命 的 年 轻 科 学 家 1868 年 七 月, 阿 比 在 他 的 就 职 报 告 中, 向 观 象 台 董 事 会 表 明 了 志 向 : 如 果 一 个 台 长 要 让 观 象 台 持 久 地 发 挥 作 用, 他 会 拓 展 观 象 台 的 活 动 领 域, 一 方 面 囊 括 天 文 学 气 象 学 地 磁 学, 另 一 方 面 把 这 些 科 学 应 用 到 地 理 学 测 地 学 和 风 暴 预 测, 以 及 满 足 市 民 和 土 地 测 量 时 的 需 要 气 象 学 家 威 廉 汉 弗 莱 (William J. Humphreys) 很 多 年 以 后 在 给 他 老 朋 友 的 信 中 写 到, 这 真 是 典 型 的 阿 比 计 划 : 他 的 计 划 视 野 宽 广, 目 标 崇 高, 但 是 对 于 这 个 迄 今 为 止 主 要

117 105 功 能 是 娱 乐 大 众 的 一 人 观 象 台 来 说, 这 些 都 是 不 可 能 的 他 的 性 情 一 直 是 如 此 乐 观, 显 然 他 很 少 考 虑 负 面 因 素, 如 时 间 不 足 或 时 机 未 到 但 是, 也 许 这 个 计 划 能 够 让 他 开 始 一 些 永 远 没 完 成 的 事 情, 无 疑 从 另 一 方 面 来 说, 也 能 完 成 许 多 没 有 他 就 开 始 不 了 的 事 情 阿 比 现 在 专 注 于 气 象 学, 他 呼 吁 辛 辛 那 提 商 会 为 建 立 电 报 系 统 和 天 气 预 报 公 告 提 供 经 济 支 持, 公 告 将 在 当 地 每 日 报 纸 中 发 表, 并 投 递 到 商 会 的 办 公 室 里 他 在 1869 年 五 月 写 给 商 会 会 长 的 一 封 信 中 写 到, 这 些 信 息 对 很 多 商 业 公 司 具 有 极 大 的 价 值, 特 别 是 农 业 和 航 海 由 于 辛 辛 那 提 不 临 海, 很 可 能 我 们 90% 的 天 气 预 报 都 会 准 确 因 此 很 显 然, 我 们 不 是 在 猜 测 天 气,( 把 那 交 给 年 历 制 造 商 吧 ) 我 们 能 够 自 信 的 提 前 一 天 两 天 或 四 天 断 定 天 气 的 发 展 情 况 商 会 批 准 了 三 个 月 的 项 目 资 金 当 然 没 有 阿 比 希 望 的 那 么 久, 但 是 已 经 足 够 显 示 项 目 的 价 值 以 及 确 立 阿 比 在 天 气 预 报 领 域 的 地 位 项 目 雇 佣 了 电 报 公 司 员 工, 史 密 森 自 愿 者 和 其 他 人 1869 年 9 月, 美 国 第 一 次 出 现 系 统 化 的 每 日 天 气 预 报 阿 比 为 纽 约 日 报 提 供 每 日 天 气 服 务, 指 出 其 对 航 海 的 价 值, 还 通 过 法 国 电 缆 给 巴 黎 的 厄 本 雷 维 利 尔 (Urbain J. J. Le Verrier) 每 日 发 电 报 在 写 给 纽 约 的 爸 爸 乔 治 阿 比 的 信 中, 充 满 激 情 的 儿 子 大 胆 预 言 : 我 已 经 开 始 做 一 件 这 个 国 家 不 希 望 我 停 下 来 的 事 情 阿 比 是 对 的 一 个 关 键 的 政 治 推 动, 来 自 密 尔 沃 基 的 史 密 森 观 测 员 英 克 里 斯 拉 帕 姆 是 一 名 土 木 工 程 师 和 地 质 学 家, 也 是 热 衷 气 象 学 的 学 生, 他 从 1827 年 就 开 始 长 期 天 气 观 察 记 录 早 在 1850 年, 拉 帕 姆 就 基 于 埃 斯 比 和 其 他 人 的 研 究 风 暴 是 自 西 向 东 移 动 的, 尝 试 去 劝 说 威 斯 康 星 州 立 法 机 构 来 筹 措 资 金 为 五 大 湖 地 区 建 立 风 暴 预 警 系 统 在 1870 年 1 月 发 表 在 芝 加 哥 一 本 杂 志 的 文 章 中, 拉 帕 姆 提 议 芝 加 哥 科 学 院 支 持 这 个 项 目 这 篇 文 章 阐 明 了 这 样 的 风 暴 预 警 系 统 的 价 值, 并 附 了 地 图 说 明 在 这 个 地 区 1859 年 的 风 暴 的 发 展 过 程 芝 加 哥 科 学 院 对 此 表 示 支 持, 但 是 芝 加 哥 论 坛 报 嘲 笑 了 这 个 想 法 这 可 能 需 要 问 一 下, 如 果 要 花 上 10 年 去 计 算 一 个 风 暴 过 程, 这 样 的 部 门 能 有 什 么 实 用 价 值 但 是 另 一 份 报 纸, 密 尔 沃 基 哨 兵 报 汇 编 了 一 个 这 些 年 五 大 湖 上 大 量 船 舶 遇 难 的 报 告, 它 指 出 这 些 生 命 和 财 产 损 失, 和 1869 年 12 月 发 表 的 长 长 的 列 表 特 别 有 说 服 力 的 证 明 了 为 什 么 要 发 展 天 气 预 报 这 个 报 纸 报 道

118 克里夫兰 阿比: 概率老头 图 12.1: 克里夫兰 阿比的肖像照片

119 107 到, 在 1868 年 的 五 大 湖 风 暴 中, 有 1164 只 船 只 沉 没,321 名 水 手 死 亡, 接 下 来 的 一 年 里,1914 只 船 只 被 损 坏 或 摧 毁,209 名 水 手 失 踪 经 济 损 失 有 几 百 万 美 元 拉 帕 姆 引 用 这 些 损 失 数 据, 写 信 给 国 会 议 员, 密 尔 沃 基 众 议 员 哈 尔 伯 特 佩 恩 (Halbert E. Paine), 问 道 为 了 阻 止, 至 少 是 部 分 阻 止 未 来 发 生 这 样 令 人 悲 痛 的 损 失 而 做 点 什 么, 是 不 是 政 府 的 责 任? 拉 帕 姆 起 草 了 请 愿 书, 向 国 会 要 求 为 了 五 大 湖 的 商 业 利 益 而 支 持 风 暴 预 警 系 统 恰 巧 佩 恩 曾 是 俄 亥 俄 州 西 储 大 学 气 象 学 家 卢 米 斯 的 学 生, 而 且 正 是 卢 米 斯 在 风 暴 结 构 和 运 动 方 面 的 研 究 取 得 突 破 的 那 段 时 间 如 果 不 是 这 些 巧 合, 美 国 的 天 气 预 报 服 务 也 许 会 走 上 完 全 不 同 的 发 展 路 线 拉 帕 姆 预 想 的 是 一 个 由 那 些 最 可 能 获 益 的 人 赞 助 的 区 域 系 统 佩 恩 带 着 拉 帕 姆 的 请 愿 书, 并 且 大 大 地 扩 展 了 它 的 范 围 佩 恩 在 国 会 提 出 一 项 决 议, 提 倡 建 立 一 个 联 邦 政 府 资 助 的 服 务 全 国 天 气 预 报 系 统, 而 非 区 域 系 统 佩 恩 提 议 把 气 象 观 测 和 风 暴 预 警 的 责 任 交 给 战 争 部 长 和 陆 军 通 信 兵 团, 而 非 平 民 组 织, 阿 比 对 此 非 常 担 忧 阿 比 已 经 亲 身 体 验 过 军 人 做 的 气 象 观 测 的 质 量 在 1870 年 1 月 7 日 写 给 拉 帕 姆 的 一 封 信 中, 阿 比 写 到 : 现 已 证 明 军 队 的 气 象 观 测 很 不 可 靠, 质 量 远 不 如 电 报 操 作 员 能 轻 松 做 到 的 那 样 他 认 为 成 立 一 个 专 家 委 员 会 来 设 计 行 动 计 划 才 是 明 智 的, 我 坚 持 认 为, 花 的 这 些 钱 交 到 气 象 学 家 手 上 而 非 军 官 手 上, 会 取 得 更 好 的 结 果 阿 比 很 可 能 不 知 道, 他 面 临 着 多 么 强 大 的 政 治 压 力 通 信 兵 团 的 首 领 阿 尔 伯 特 迈 尔 (Albert J. Myer), 是 一 个 没 人 指 挥 的 指 挥 官 大 多 数 通 信 兵 团 的 军 人 在 1865 年 和 志 愿 军 一 起 退 伍 了, 只 剩 下 迈 尔, 两 个 中 尉 和 两 个 秘 书 组 成 的 机 构 我 刚 做 完 测 量 的 介 绍, 就 有 一 个 人 打 电 话 给 我, 说 他 是 迈 尔 上 校, 通 信 兵 团 首 领, 佩 恩 写 到, 他 非 常 兴 奋, 强 烈 希 望 这 件 事 交 给 他 执 行 佩 恩 后 来 写 到, 他 把 天 气 系 统 的 负 责 权 给 了 战 争 部 长, 因 为 我 最 开 始 时 觉 得, 军 队 纪 律 很 可 能 保 证 观 测 的 迅 速, 规 律 和 准 确 迈 尔 曾 经 只 是 名 纽 约 的 医 师, 但 他 在 政 治 领 域 人 缘 很 广 由 于 内 战 期 间 迈 尔 和 战 争 部 长 埃 德 温 斯 坦 顿 (Edwin Stanton) 的 一 次 争 论, 身 为 首 席 通 信 官 的 迈 尔 就 被 开 除 了, 他 开 展 了 一 场 漫 长 的 政 治 运 动, 不 过 最 后 胜 利 了, 找 回 了 他 的 工 作 在 这 个 过 程 中, 他 成 为 了 总 统 尤 利 西 斯 格 兰 特 (Ulysses S. Grant) 的 朋 友, 并 在 参 议 院 培 养 了 很 多 盟 友 负 责 一 个 新 的 天 气 服 务 组

120 克 里 夫 兰 阿 比 : 概 率 老 头 织, 只 是 迈 尔 在 华 盛 顿 游 说 的 众 多 想 法 之 一, 很 多 政 客 也 很 想 找 点 事 情 给 迈 尔 做 那 个 决 议 背 后 能 明 显 看 出 是 迈 尔 自 己, 一 个 通 信 兵 团 历 史 学 家 写 道, 在 努 力 抓 住 一 点 能 让 通 信 兵 团 继 续 工 作 的 事 情 更 一 般 的 说, 胜 利 的 北 方 军 队 在 政 治 上 需 要 一 个 让 全 国 受 益 的 目 标 国 家 还 沉 浸 在 战 争 的 伤 痛 中, 战 后 政 治 重 建 很 乐 意 投 资 这 类 国 家 公 共 服 务, 旨 在 帮 助 人 民 对 付 一 个 和 平 时 期 的 强 大 敌 人 : 美 国 猛 烈 的 风 暴 这 条 法 规 获 得 了 广 泛 的 支 持 引 进 才 两 个 月, 国 会 就 通 过 了 第 9 号 公 共 决 议,1870 年 2 月 9 日, 格 兰 特 总 统 签 字 批 准 它 写 入 法 律 阿 比 对 军 队 控 制 的 担 忧 很 快 就 实 现 了 越 来 越 明 显 地 看 到, 无 论 多 少 百 姓 的 生 命 和 财 产 处 在 危 险 中, 美 国 军 队 都 不 会 把 天 气 当 成 多 么 危 险 的 敌 人 战 争 部 长 威 廉 贝 克 纳 普 (William W. Belknap) 花 了 三 周 时 间 才 正 式 通 知 迈 尔, 国 会 给 他 的 通 信 兵 团 安 排 了 一 个 新 任 务 6 月 底, 迈 尔 的 工 资 单 上 没 有 任 何 天 气 预 报 员 的 名 字, 很 明 显 他 的 计 划 中 根 本 没 有 天 气 预 报 员 他 报 告 说, 通 讯 兵 团 的 活 动 仅 限 于 测 试 接 受 报 告 的 迅 速 性, 公 布 这 些 一 个 紧 接 着 一 个 关 于 风 暴 路 径 和 强 度 的 同 步 报 告, 但 不 做 任 何 预 测 本 部 门 决 定 一 开 始 不 要 进 行 更 多 尝 试 才 是 明 智 的 各 地 军 事 站 点 模 仿 阿 比 在 辛 辛 那 提 观 测 站 的 操 作, 向 华 盛 顿 发 送 每 日 气 象 观 测 电 报, 但 是 陆 军 通 信 兵 团 很 多 个 月 都 厚 着 脸 皮 没 发 任 何 风 暴 预 警 或 天 气 预 报 在 拉 帕 姆 和 佩 恩 的 压 力 下, 迈 尔 最 终 于 1870 年 11 月 8 日 第 一 次 会 见 了 拉 帕 姆, 因 为 五 大 湖 的 风 暴 季 节 已 经 来 临 他 迅 速 聘 请 拉 帕 姆 作 为 首 席 通 信 官 的 特 别 平 民 助 理 迈 尔 让 拉 帕 姆 负 责 五 大 湖 的 天 气 预 报, 还 命 令 所 有 天 气 报 告 改 送 至 芝 加 哥 在 上 任 几 分 钟 内, 拉 帕 姆 就 发 布 了 美 国 政 府 第 一 个 官 方 风 暴 预 警 : 致 所 有 五 大 湖 周 边 的 观 测 员 : 马 上 公 告 这 个 预 警 夏 延 和 奥 马 哈 市 昨 日 全 天 大 风 奥 马 哈 市 今 晨 报 告 狂 风 芝 加 哥 和 密 尔 沃 基 大 风 气 压 下 降 底 特 律 托 莱 多 克 利 夫 兰 水 牛 和 罗 切 斯 特 城 气 压 下 降 温 度 上 升 五 大 湖 周 边 很 可 能 有 大 风 但 是 拉 帕 姆 没 待 多 久 他 已 经 60 岁 了, 并 且 身 体 不 好 需 要 一 个 年 轻 人 来 承 担 这 个 困 难 重 重 的 工 作 不 久, 拉 帕 姆 就 回 到 密 尔 沃 基 做 自 己 的 事 情 去 了 最 终 迈 尔 找 上 了 这 个 国 家 唯 一 一 个 直 接 做 过 天 气 预 报 的 人 对 于 阿 比

121 109 来 说, 这 是 一 个 转 折 点 1869 年 12 月 的 时 候, 即 使 阿 比 积 极 主 张 在 辛 辛 那 提 和 其 他 地 方 扩 展 天 气 服 务, 他 却 一 直 怀 着 返 回 最 初 吸 引 他 的 那 门 科 学 的 希 望 他 在 12 月 7 日 写 给 拉 帕 姆 的 信 中, 介 绍 了 辛 辛 那 提 的 最 新 进 展 : 谈 判 正 在 进 行, 无 疑 会 需 要 一 个 有 能 力 的 气 象 学 家 来 负 责 这 件 事, 为 接 近 风 暴 的 港 口 提 供 预 警 服 务 的 尝 试 一 定 会 启 动 并 系 统 性 的 推 进 我 希 望 我 这 几 个 月 内 能 回 到 我 本 身 的 研 究 天 文 学 以 增 加 观 象 台 那 个 方 向 的 劳 动 力 但 是 他 的 辛 辛 那 提 计 划 并 不 顺 利 在 工 业 城 市 被 污 染 的 空 气 中, 这 个 天 文 台 大 楼 停 止 了 工 作, 已 经 不 再 适 合 做 天 文 观 测 把 它 移 到 新 的 地 方 花 费 太 高, 远 远 超 过 它 的 私 人 科 学 赞 助 者 的 接 受 范 围 他 们 马 上 决 定 转 移 资 金 去 创 办 俄 亥 俄 大 学 阿 比 在 1871 年 1 月 3 日 开 始 为 美 国 陆 军 通 信 兵 团 的 天 气 服 务 工 作 与 陆 军 军 官 学 校 的 传 统 一 致, 他 作 为 平 民 科 学 家 的 身 份 被 授 予 教 授 头 衔 对 于 这 份 工 作, 这 个 天 文 学 转 行 过 来 的 气 象 学 家 非 常 依 赖 埃 斯 比 关 于 风 暴 移 动 的 研 究 和 费 雷 尔 关 于 大 气 环 流 的 理 论 经 过 一 个 月 的 练 习, 大 家 决 定 我 的 预 报 明 显 已 经 超 过 公 众 预 期, 于 是 三 天 天 气 预 报 立 即 开 展 起 来 阿 比 写 道 尽 管 他 希 望 在 三 年 内 辞 职, 但 直 到 他 最 后 一 期 任 命 结 束, 概 率 老 头 一 直 待 在 这 工 作 了 45 年 尽 管 陆 军 通 信 兵 团 的 任 务 是 平 民 化 的 科 学 性 的, 但 这 个 组 织 为 商 业 利 益 提 供 电 报 和 报 告 的 工 作 至 始 至 终 由 其 军 队 性 质 掌 控 入 伍 军 人 的 规 则 和 纪 律 都 非 常 严 格 而 且 合 法 与 此 同 时, 一 些 军 官 对 科 学 性 质 工 作 的 态 度 非 常 随 便 全 国 各 地 出 现 大 量 的 天 气 谚 语 天 气 预 报 是 完 全 是 靠 生 搬 硬 套 做 出 来 的, 连 接 观 测 的 气 压 值 画 等 压 线, 就 能 定 出 低 压 地 区, 进 而 定 为 风 暴 中 心 这 就 是 当 时 的 天 气 预 报, 并 且 这 种 预 报 模 式 在 美 国 持 续 了 许 多 年 迈 尔 对 科 学 研 究 没 有 兴 趣 在 他 担 任 天 气 服 务 负 责 人 期 间, 他 只 聘 请 过 一 位 科 学 家 那 些 早 期 研 究 者 注 意 到 美 国 广 阔 的 大 陆 是 天 然 的 科 学 研 究 优 势, 但 这 个 优 势 在 这 些 年 都 浪 费 了 如 果 对 大 气 运 动 和 风 暴 结 构 有 新 的 认 识 出 现, 那 也 一 定 不 是 在 美 国 对 于 通 信 兵 团 来 说, 天 气 预 报 可 能 确 实 是 任 务, 但 无 疑 美 国 陆 军 部 才 是 掌 控 者 新 的 观 测 员 要 去 弗 吉 尼 亚 阿 林 顿 的 波 多 马 克 河 边 的 一 个 要 塞 接 受 气 象 学 指 导 和 其 他 培 训 他 们 受 到 一 些 美 国 最 好 的 气 象 学 家 的 教 育, 包 含 阿 比 费 雷 尔 和 卢 米 斯 然 而 就 像 其 他 军 人

122 克 里 夫 兰 阿 比 : 概 率 老 头 一 样, 他 们 大 部 分 人 回 忆 起 陆 军 通 信 兵 团 的 训 练 时, 印 象 深 刻 的 不 是 气 象 科 学, 而 是 那 个 地 方 的 臭 虫 劣 质 食 物 和 死 板 的 训 练 传 统 迈 尔 死 于 1880 年, 威 廉 哈 森 (William B. Hazen) 上 将 接 替 了 他 的 工 作 哈 森 对 支 持 气 象 学 研 究 更 有 兴 趣, 阿 比 评 论 说 这 才 是 天 气 服 务 的 关 键 但 是 陆 军 通 信 兵 团 由 于 内 部 冲 突 和 贪 污 丑 闻 而 受 挫, 为 了 节 约 成 本, 对 新 招 募 的 观 测 员 不 再 进 行 气 象 培 训 国 家 天 气 服 务 即 将 逃 离 军 队 的 控 制 与 此 同 时, 在 通 信 兵 团 任 职 的 科 学 家 们 的 待 遇 是 非 常 糟 糕 的 如 果 没 有 阿 比 的 鼓 励, 很 可 能 大 部 分 杰 出 的 平 民 科 学 家 如 费 雷 尔 卢 米 斯 还 有 物 理 学 家 托 马 斯 门 登 霍 尔 (Thomas C. Mendenhall) 就 不 会 到 后 来 闻 名 的 研 究 实 验 室 工 作 了 而 且 他 们 也 肯 定 不 会 在 这 里 工 作 这 么 久 门 登 霍 尔 后 来 写 到, 从 一 开 始 阿 比 就 认 识 到 我 们 的 气 象 学 知 识 还 远 远 不 足 以 精 确 预 报, 他 不 断 地 向 陆 军 部 寻 求 系 统 研 究 气 象 学 的 资 金 但 阿 比 的 计 划 几 乎 从 未 成 功 过 气 象 机 构 的 总 部 在 华 盛 顿 陆 军 部 附 近, 它 看 起 来 分 为 两 部 分 在 G 街 西 北 部, 一 面 是 研 究 实 验 室 的 科 学 家 们, 还 有 仪 器 测 试 室 另 一 面 是 军 事 高 层 首 席 通 信 官, 及 其 军 事 助 理, 财 产 收 支 办 公 室, 和 业 务 预 报 员 门 登 霍 尔 描 述, 科 学 家 们 经 常 遇 到 要 求 他 们 研 究 这 样 或 那 样 的 未 知 现 象 的 草 率 的 军 事 命 令, 还 有 那 些 军 事 编 制 的 冷 漠 冗 长 的 繁 文 缛 节 门 登 霍 尔 回 忆 一 种 军 人 的 传 统 一 个 上 级 军 官 签 字 做 某 件 事 的 命 令 不 仅 暗 示 着 做 这 件 事 的 责 任, 还 暗 示 着 做 事 的 能 力, 我 想 这 在 战 场 上 可 能 鼓 舞 人 心, 但 在 科 学 研 究 上 就 不 一 定 有 用 了 科 学 家 们 对 军 事 作 风 很 愤 怒, 但 军 官 们 限 制 了 他 们 的 反 抗 很 遗 憾 自 然 的 秘 密 并 不 向 命 令 屈 服, 门 登 霍 尔 写 到, 于 是 经 常 会 无 法 按 时 得 到 结 果 这 种 笨 手 笨 脚 的 军 事 文 化, 只 会 加 大 了 19 世 纪 后 半 期 气 象 学 中 的 尖 锐 分 歧 一 方 面, 代 表 商 业 利 益 公 共 安 全 和 便 利 的 实 用 主 义 者 把 气 象 学 看 成 一 种 服 务 另 一 方 面, 科 学 家 们 看 到 大 气 运 动 的 秘 密 只 能 在 基 础 研 究 中 解 决 在 英 国, 科 学 界 的 权 威 掌 控 在 皇 家 学 会 的 精 英 手 上, 费 兹 罗 伊 的 天 气 预 报 被 取 消 在 美 国, 在 陆 军 通 信 兵 团 的 控 制 下, 气 象 科 学 也 在 走 下 坡 路 在 那 时, 很 少 有 人 在 努 力 协 调 不 断 增 长 的 分 歧 但 阿 比 就 是 调 停 者 之 一 概 率 老 头 既 不 是 一 位 伟 大 的 科 学 家, 也 不 是 一 位 伟 大 的 预 报 员 他

123 111 没 有 做 出 重 要 的 发 现, 也 很 少 发 表 新 的 或 原 创 性 的 文 章, 汉 弗 莱 写 到, 从 根 本 上 说, 他 是 一 位 教 育 和 传 播 者 他 把 目 前 最 好 的 气 象 仪 器 气 候 和 农 业 的 知 识 大 气 力 学 的 知 识 汇 编 成 册, 方 便 人 们 使 用 ; 发 表 了 近 300 篇 气 象 学 及 相 关 学 科 的 文 章 ; 写 了 几 千 封 信 鼓 励 别 人 为 大 气 科 学 作 贡 献 阿 比 可 能 是 做 预 报 的 国 家 第 一 人, 但 他 甚 至 不 是 一 个 出 色 的 天 气 预 报 员 他 在 这 个 角 色 上 的 成 功 是 不 重 要 的, 汉 弗 莱 回 忆 道, 他 并 不 是 那 种 一 看 到 天 气 图 就 能 从 整 体 上 快 速 把 握 接 下 来 小 时 可 能 发 生 的 变 化 的 那 种 人 将 近 半 个 世 纪 以 来, 在 一 个 先 是 被 和 平 时 期 累 赘 的 军 事 命 令 所 压 迫 后 是 与 政 府 的 官 僚 政 治 作 斗 争 的 机 构 里 担 任 首 席 科 学 家, 阿 比 最 伟 大 的 技 巧 是 人 性 化 他 非 常 无 私, 把 时 间 和 赞 美 都 献 给 了 他 的 同 事 他 很 受 尊 敬, 甚 至 爱 戴 他 是 最 友 好 的 人, 也 是 我 认 识 的 最 惹 人 喜 欢 的 人 之 一, 门 登 霍 尔 写 道, 他 的 演 讲 中 有 一 种 罕 见 的 朴 素 和 真 诚, 这 也 反 映 在 他 的 行 为 上, 更 加 强 了 他 的 人 格 魅 力 1981 年, 这 个 国 家 已 经 受 够 了 军 事 化 的 天 气 服 务 国 会 批 准 立 法 把 天 气 服 务 转 给 农 业 部 这 个 机 构 改 称 为 气 象 局

124 克 里 夫 兰 阿 比 : 概 率 老 头

125 Storm Watcher 13 约 翰 芬 利 探 寻 龙 卷 风 的 孤 独 之 路 随 着 西 进 运 动 的 不 断 展 开, 很 多 美 国 人 开 始 向 西 部 大 平 原 移 民 并 定 居, 但 有 一 种 恶 魔 般 的 天 气 灾 难 始 终 困 扰 着 这 个 年 轻 的 国 家 越 来 越 多 的 新 移 民 发 现, 他 们 精 心 选 择 的 定 居 点 却 是 某 种 特 殊 风 暴 经 常 光 顾 的 地 方 当 然, 龙 卷 风 并 不 只 在 这 个 国 家 的 西 部 平 原 肆 虐, 但 毫 无 疑 问, 在 这 里 发 生 的 频 率 比 其 它 任 何 地 方 都 要 高 这 对 于 蒸 蒸 日 上 的 美 国 而 言 是 一 种 震 撼, 甚 至 是 一 种 威 胁 这 种 令 人 恐 怖 的 风 暴 究 竟 从 哪 里 来? 是 如 何 形 成 的? 没 有 人 知 道 有 人 甚 至 怀 疑 : 为 修 建 铁 路 架 设 电 话 电 线 或 建 设 其 它 人 居 建 筑 而 进 行 的 大 面 积 开 荒, 就 是 这 一 切 的 根 源 美 国 陆 军 通 信 兵 团 (Signal Corps) 定 期 会 派 观 察 员, 去 调 查 这 些 龙 卷 风 过 后 的 灾 害 性 后 果 最 初, 这 些 龙 卷 风 的 轨 迹 破 坏 程 度 等 细 节, 都 会 被 忠 实 地 记 录 在 案, 而 且 绝 大 部 分 都 要 存 档 威 廉 费 雷 尔 (William Ferrel) 曾 奠 定 了 风 暴 的 基 本 理 论, 他 揭 示 了 巨 大 的 离 心 力 如 何 引 起 涡 旋 中 心 的 低 压 但 仍 有 很 多 尚 不 清 楚 的 前 提 条 件, 在 真 实 案 例 中 左 右 了 龙 卷 风 的 形 成 比 如 中 西 部 大 平 原 的 地 形 特 点, 亦 或 是 大 规 模 的 移 民 定 居 活 动, 是 否 也 影 响 了 此 处 的 龙 卷 风? 国 家 天 气 服 务 也 很 想 知 道 一 个 很 实 际 的 问 题 的 答 案 : 龙 卷 风 究 竟 能 不 能 被 预 报? 113

126 约 翰 芬 利 : 探 寻 龙 卷 风 的 孤 独 之 路 1879 年 5 月 日, 一 场 密 集 的 龙 卷 风 群 袭 击 了 堪 萨 斯 州 内 布 拉 斯 加 州 和 爱 荷 华 州 一 名 出 色 而 努 力 的 受 过 良 好 大 学 教 育 的 新 入 职 的 年 轻 人 负 责 调 查 此 事, 他 彻 底 改 变 了 人 们 对 龙 卷 风 的 看 法 约 翰 芬 利 (John Park Finley) 所 做 的 关 于 龙 卷 风 的 研 究, 是 那 个 时 代 里 最 严 谨 最 全 面 的 气 象 学 研 究 这 为 他 赢 得 了 崇 高 的 国 际 声 誉, 使 他 在 龙 卷 风 -- 这 一 萦 绕 在 美 洲 大 陆 中 部 的 阴 霾 -- 的 研 究 上, 站 在 了 同 时 代 所 有 气 象 学 家 的 最 前 列 但 芬 利 也 许 太 过 于 领 先 于 他 所 处 的 时 代 了 一 个 还 只 对 宗 教 的 天 命 (Manifest Destiny) 充 满 渴 求 的 年 轻 国 家, 并 不 会 真 正 倾 听 芬 利 关 于 中 部 大 平 原 上 肆 虐 的 风 暴 的 警 告 很 自 然 地, 新 成 立 的 国 家 天 气 服 务 很 明 确 地 表 明 了 他 们 的 态 度 : 他 们 对 这 种 只 有 商 贸 受 益 的 小 问 题 不 感 兴 趣 事 实 上, 芬 利 的 研 究 发 现 了 更 多 的 龙 卷 风, 这 是 华 盛 顿 的 学 者 们 不 曾 期 望 或 不 想 听 到 的 于 是, 数 据 信 号 公 司 的 高 层 拒 绝 了 芬 利 的 提 案, 并 最 终 停 止 了 对 其 科 研 工 作 的 资 助, 并 禁 止 其 在 任 何 天 气 预 报 材 料 中 使 用 龙 卷 风 (Tornado) 这 个 词 芬 利 对 龙 卷 风 的 研 究, 标 志 着 美 国 人 从 19 世 纪 初 开 始 的 对 传 统 意 义 上 风 暴 (Storm) 定 义 的 争 论 达 到 了 顶 点 过 去, 飓 风 (Hurricane) 和 龙 卷 风 (Tornado) 是 两 个 被 紧 紧 绑 在 一 起 可 以 互 换 的 概 念, 但 现 在 却 要 各 自 为 政 了 在 这 个 世 纪 中, 很 多 前 人 都 为 认 识 这 些 基 本 的 风 暴 系 统 做 出 了 贡 献 威 廉 瑞 德 菲 尔 德 (William Redfield) 和 威 廉 里 德 (William Reid) 识 别 了 热 带 风 暴 和 飓 风 的 形 状 特 点 ; 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 (Elias Loomis) 的 观 察 与 詹 姆 斯 埃 斯 比 (James Espy) 和 费 雷 尔 提 出 的 理 论 成 功 区 分 了 中 纬 度 气 旋 这 种 经 常 横 扫 美 国 大 陆 的 季 节 性 风 暴 的 特 征 1879 年, 芬 利 就 科 技 领 域 中 使 用 的 这 些 容 易 混 淆 的 名 词 定 义 提 出 了 自 己 的 看 法 : 很 显 然 我 们 并 不 缺 少 创 造 并 使 用 新 词 的 能 力, 但 如 果 我 们 坚 持 使 用 那 些 老 词, 将 会 严 重 限 制 科 学 研 究 中 所 急 需 的 清 晰 快 速 区 别 事 物 的 内 在 要 求, 他 还 写 道 : 你 们 不 能 否 认, 我 所 研 究 的 那 种 风 暴 就 是 龙 卷 风, 而 绝 不 是 任 何 已 知 的 风 暴, 许 多 可 靠 的 与 龙 卷 风 伴 生 的 特 征 都 写 在 了 这 份 报 告 中, 甚 至 在 其 它 早 期 的 报 告 中 也 有 说 明 到 19 世 纪 末, 至 少 专 业 气 象 学 者 都 已 能 够 认 同 传 统 风 暴 与 龙 卷 风 的 区 别 了 比 如 在 1899 年, 气 象 局 长 威 利 斯 穆 尔 (Willis Luther Moore) 曾 在 国 家 地 理 杂 志 (National Geographic Magazine) 上 撰 文 指 责 道 : 出 版 界

127 图 13.1: 约 翰 芬 利 穿 军 装 的 照 片 115

128 约 翰 芬 利 : 探 寻 龙 卷 风 的 孤 独 之 路 和 将 近 十 分 之 九 的 人 都 应 该 多 了 解 一 些 两 者 的 区 别 才 是!, 因 为 他 们 仍 然 不 能 正 确 区 分 气 旋 风 暴 和 龙 卷 风 他 明 确 地 向 公 众 介 绍 : 气 旋 (Cyclone) 是 呈 圆 盘 状 做 水 平 运 动 的 气 团, 空 间 上 可 以 覆 盖 整 个 美 国... 所 有 流 点 都 缓 慢 地 旋 转 地 向 中 心 运 动 ; 而 龙 卷 风 只 是 一 种 直 径 不 过 码 ( 约 米 ) 的 小 尺 度 气 旋, 可 认 为 是 传 统 意 义 上 的 气 旋 的 一 种 极 端 特 例 考 虑 到 他 领 导 的 天 气 局 对 此 问 题 尚 有 模 棱 两 可 的 认 识, 穆 尔 不 得 不 隐 忍 公 众 对 龙 卷 风 的 错 误 理 解 在 美 国 这 个 世 界 龙 卷 风 之 乡, 其 国 家 级 的 天 气 服 务 机 构 在 接 下 来 的 将 近 半 个 世 纪 中, 事 实 上 都 从 未 开 展 过 任 何 有 关 龙 卷 风 的 研 究, 甚 至 连 龙 卷 风 这 个 词 都 一 直 被 禁 止 出 现 在 官 方 的 天 气 预 报 中, 这 样 的 被 动 局 面 一 直 持 续 到 1952 年 才 得 以 改 善 尽 管 科 学 从 未 停 止 过 前 进 的 脚 步, 但 气 象 学 却 因 龙 卷 风 一 直 身 处 困 境 汤 普 森 莫 里 (Thompson B. Maury), 作 为 1871 年 第 一 个 为 Signal Service 服 务 的 民 间 志 愿 预 报 员, 在 1882 年 曾 这 样 抱 怨 : 一 个 广 为 传 播 的 印 象 是 : 随 着 西 进 运 动 中 的 不 断 拓 荒 和 定 居, 龙 卷 风 的 造 访 越 来 越 频 繁 以 至 于 主 流 媒 体 最 近 抛 出 了 一 个 关 键 问 题 : 龙 卷 风 的 频 率 和 破 坏 力 是 否 会 对 我 们 这 个 国 家 的 西 部 定 居 及 其 财 产 积 累 产 生 永 久 性 的 影 响? 我 们 甚 至 听 说 在 某 些 地 区, 龙 卷 风 警 报 异 常 恐 怖, 人 们 不 仅 在 地 面 挖 洞 修 建 避 难 所, 还 有 很 多 人 准 备 移 居 国 外, 彻 底 放 弃 这 个 国 家 莫 里 从 Signal Service 辞 职 后, 一 直 为 纽 约 先 驱 者 报 (New York Herald) 撰 写 有 关 天 气 的 文 章 上 面 这 段 文 字 是 莫 里 为 1882 年 版 的 北 美 回 顾 (North American Review) 撰 写 的 一 篇 文 章, 这 篇 文 章 反 映 了 当 时 官 方 对 龙 卷 风 的 看 法 当 谈 及 定 居 者 有 无 可 能 轻 微 地 影 响 当 地 气 候 时, 莫 里 写 道 : 无 论 人 干 什 么, 都 不 足 以 增 加 或 减 少 龙 卷 风 的 数 量 ; 因 为 人 根 本 无 法 撼 动 产 生 龙 卷 风 的 大 气 ---- 这 台 机 器 就 好 象 一 直 苍 蝇 不 可 能 影 响 一 台 巨 大 的 蒸 汽 机 一 样 当 谈 及 国 家 天 气 服 务 是 否 已 准 备 好, 为 西 部 定 居 者 发 布 局 地 龙 卷 风 警 报 时, 莫 里 说 : 成 功 预 报 龙 卷 风 对 现 在 的 气 象 学 而 言 还 是 天 方 夜 谭 不 仅 如 此, 国 家 天 气 服 务 连 朝 成 功 预 报 龙 卷 风 这 个 方 向 努 力 的 计 划 都 没 有 如 果 说 有 可 能 做 这 种 预 报 的 话, 恐 怕 也 只 能 靠 每 一 个 社 区 依 靠 自 身 的

129 117 力 量 进 行 预 警, 或 者 依 赖 其 州 立 的 天 气 预 报 服 务 芬 利 和 他 的 上 司, 在 天 气 服 务 如 何 处 理 龙 卷 风 这 个 问 题 上, 有 着 完 全 不 同 的 见 解 由 于 缺 少 政 策 支 持, 联 邦 官 方 对 待 此 事 的 态 度 变 得 暧 昧 和 消 极, 尽 管 他 们 看 起 来 似 乎 是 在 为 人 民 着 想, 但 他 们 最 担 心 的 其 实 是 错 误 的 预 警 会 造 成 民 众 恐 慌 引 起 经 济 混 乱 芬 利 则 是 从 亲 身 经 历 的 角 度 来 理 解 这 件 事, 主 张 采 取 完 全 相 反 的 态 度 和 方 法 毕 竟 这 事 关 生 死 他 选 择 主 动 出 击, 积 极 建 言, 他 的 演 讲 常 常 振 聋 发 聩 : 美 利 坚 人 口 最 稠 密 的 这 片 地 区, 就 要 永 远 因 龙 卷 风 而 厄 运 连 连, 芬 利 在 1887 年 写 道 : 日 复 一 日, 这 里 将 不 断 出 现 漏 斗 云 1 从 密 西 西 比 到 密 苏 里 的 平 原 上, 只 要 有 阳 光 照 耀 的 地 方, 就 永 远 有 暴 虐 的 龙 卷 风 打 破 所 有 美 丽 与 宁 静 芬 利 似 乎 受 1879 年 他 亲 自 调 查 过 的 那 次 横 扫 中 部 大 平 原 的 龙 卷 风 的 影 响, 对 灾 难 给 人 们 造 成 的 惨 重 伤 亡 和 心 理 阴 影 都 留 下 了 深 深 的 印 记 在 那 次 调 查 报 告 中 他 记 载 道 :5 月, 共 有 42 人 死 亡,262 栋 房 屋 被 摧 毁 但 与 东 部 各 州 曾 经 爆 发 的 几 次 龙 卷 风 相 比, 这 根 本 不 算 很 大 的 损 失 他 还 写 道 : 我 们 必 须 铭 记 这 些 龙 卷 风, 特 别 是 在 堪 萨 斯 州, 它 们 横 扫 了 很 多 非 常 新 非 常 脆 弱 的 定 居 点 其 所 造 成 的 损 失, 对 于 这 些 在 广 袤 平 原 上 努 力 寻 找 立 足 点 的 新 社 区 而 言, 都 是 惨 痛 的 梦 魇 忍 受 这 一 切 的 居 民 都 痛 苦 万 分 每 天 晚 上 ( 特 别 是 在 堪 萨 斯 州 ), 数 以 百 计 的 人 们 都 彻 夜 难 眠, 他 们 不 得 不 合 衣 而 睡 以 保 持 警 惕, 社 区 里 的 灯 塔 整 夜 环 视 四 野, 寻 找 着 任 何 一 个 可 能 的 来 自 大 自 然 的 突 然 袭 击 每 当 有 乌 云 飘 过, 或 是 一 阵 疾 风 吹 来, 人 们 都 有 恶 魔 来 犯 的 不 祥 预 感, 这 种 令 人 窒 息 的 紧 张 感 要 到 所 有 痕 迹 都 烟 消 云 散 之 后 才 能 渐 渐 平 复 下 来 那 些 平 日 最 勇 敢 的 男 人 们 也 是 满 脸 的 恐 怖 表 情, 在 乌 云 消 失 在 的 地 平 线 外 的 瞬 间, 其 微 妙 的 变 化 简 直 难 以 用 语 言 来 形 容, 只 有 身 临 其 境 的 人 才 能 感 知 他 们 瞬 间 的 放 松 和 喜 悦 这 里 的 人 们 纷 纷 准 备 离 开 ; 各 种 商 业 活 动 都 被 这 恐 怖 的 季 节 所 打 垮 只 有 那 些 不 断 安 抚 受 灾 人 群 告 诉 他 们 此 地 充 满 希 望 的 政 府 机 构 还 留 在 这 里 有 很 多 充 1 龙 卷 风 形 成 时 常 伴 随 明 显 的 漏 斗 状 云 型, 俗 称 漏 斗 云

130 约 翰 芬 利 : 探 寻 龙 卷 风 的 孤 独 之 路 满 献 身 精 神 和 自 我 牺 牲 精 神 的 灾 后 救 援 行 动, 才 真 正 彰 显 了 堪 萨 斯 人 民 的 荣 耀 与 尊 严 在 这 些 灾 难 中, 有 很 多 人 有 很 多 瞬 间, 都 曾 令 芬 利 深 深 感 动, 以 至 于 他 又 用 了 10 年 时 间 专 心 研 究 龙 卷 风, 并 积 极 倡 导 为 普 通 居 民 提 供 龙 卷 风 预 警, 让 他 们 脱 离 苦 难 我 非 常 严 肃 认 真 地 反 反 复 复 地 思 考 过, 难 道 这 片 地 区 就 真 的 要 永 远 遭 受 这 种 毁 灭 性 的 风 暴 吗? 亦 或 以 多 高 的 频 率 遭 受 这 种 劫 难? 他 写 道 : 这 个 问 题 究 竟 能 不 能 解 决? 通 信 兵 团 气 象 局 能 不 能 关 注 一 下 这 种 毁 灭 性 强 和 人 们 生 活 幸 福 紧 密 相 关 的 风 暴? 能 不 能 在 明 年 春 季 和 夏 季 给 人 们 提 供 预 警? 类 似 这 一 系 列 的 问 题, 在 每 个 社 区 中 都 有 很 多 积 极 的 商 人 们 诚 恳 地 提 出 来 有 些 社 区 是 在 风 暴 扫 过 的 地 方, 有 些 甚 至 不 在 芬 利 是 陆 军 通 信 兵 团 气 象 局 中 受 过 良 好 高 等 教 育 的 年 轻 人 的 一 员, 是 克 里 夫 兰 阿 比 (Cleveland Abbe) 努 力 把 他 们 这 一 批 人 招 募 进 气 象 局 的 芬 利 于 1854 年 生 于 密 歇 根 州 的 安 娜 堡 (Ann Arbor) 市, 他 父 母 是 伊 普 西 兰 蒂 (Ypsilanti) 市 成 功 的 农 场 主 芬 利 在 他 那 个 时 代, 算 是 有 着 极 其 复 杂 教 育 经 历 的 人 在 伊 普 西 兰 蒂 市 完 成 小 学 教 育 后, 他 在 密 歇 根 州 立 师 范 学 院 (Michigan State Normal College) 修 完 了 古 典 文 学 课 程, 并 获 得 了 科 学 学 士 学 位 后 来 又 在 密 歇 根 州 立 农 机 学 院 (Michigan State Agricultural and Mechanical College) 研 究 了 气 象 和 气 候 对 农 业 的 影 响, 并 因 此 获 得 了 科 学 硕 士 学 位 再 后 来 他 用 了 一 年 时 间 在 密 歇 根 大 学 (University of Michigan) 学 习 法 律 即 使 到 了 1877 年, 他 已 经 被 陆 军 通 信 兵 团 录 取, 并 完 成 了 入 职 气 象 培 训 后, 芬 利 又 跑 到 位 于 马 里 兰 州 的 约 翰 - 霍 普 金 斯 大 学 (Johns Hopkins University) 去 做 研 究 生, 开 始 深 入 研 究 龙 卷 风 和 气 旋 芬 利 与 政 界 也 联 系 紧 密 除 了 通 过 他 的 父 亲, 在 家 乡 声 望 卓 著 的 弗 罗 斯 芬 利 (Florus Samuel Finley) 先 生 外 ; 他 还 通 过 他 的 叔 叔 希 拉 姆 贝 丹 (Hiram Berdan), 把 人 情 关 系 网 铺 向 全 国 叔 叔 贝 丹 住 在 首 都 华 盛 顿, 在 美 国 南 北 战 争 期 间 曾 任 北 方 军 上 校, 他 还 开 设 过 一 家 名 声 在 外 的 工 厂 : 贝 丹 兵 工 厂 (Berdan's Sharpshooters), 专 门 为 波 托 马 克 军 团 2 生 产 武 器, 在 布 尔 河 战 役 (Bull Run) 中 他 还 被 提 拔 为 将 军 这 一 切 都 为 芬 利 通 往 联 邦 高 层 铺 平 了 道 路, 也 使 得 身 份 特 殊 的 芬 利 在 通 信 兵 团 几 次 颇 富 争 议 的 事 件 中 都 幸 免 2 波 托 马 克 军 团 (Army of the Potomac) 是 南 北 战 争 中 北 方 军 的 一 直 重 要 军 团

131 119 于 难 芬 利 看 起 来 虎 背 熊 腰, 身 高 6 英 尺 3 英 寸 ( 约 厘 米 ), 体 重 超 过 200 磅 ( 公 斤 ) 他 因 具 有 敏 锐 的 洞 察 力 和 做 出 过 非 同 寻 常 的 贡 献 而 在 学 术 界 广 受 尊 敬 ; 但 是, 他 并 不 讨 其 上 下 级 的 喜 欢 他 明 显 在 科 学 研 究 上 很 有 进 取 心, 但 在 政 治 上 却 略 显 迟 钝 尽 管 在 他 叔 叔 贝 丹 的 帮 助 下, 他 轻 松 晋 升 了 军 衔, 但 他 似 乎 仍 缺 乏 足 够 的 个 人 魅 力 和 管 理 才 能, 去 胜 任 一 个 成 功 的 军 官 每 次 出 了 问 题, 当 他 叔 叔 厚 着 脸 皮 疏 通 军 方 想 方 设 法 把 他 带 出 泥 潭 时, 他 自 己 反 而 显 得 不 能 也 不 想 摆 脱 困 境 只 有 龙 卷 风 预 报, 才 是 他 愿 意 为 之 奋 斗 和 努 力 的 事 情 他 为 此 工 作 十 分 辛 苦, 常 常 为 了 一 个 问 题, 残 酷 地 投 入 无 数 个 小 时 深 入 其 中, 还 常 常 拉 着 身 边 的 其 他 人, 让 他 们 每 一 个 人 也 做 出 同 样 的 牺 牲 1882 年, 在 芬 利 与 妻 子 朱 莉 娅 拉 尔 金 (Julia V Larkin) 新 婚 不 到 一 个 月 的 时 候, 由 于 他 对 自 己 工 作 压 得 太 紧, 导 致 他 神 经 近 乎 完 全 崩 溃, 住 进 了 位 于 华 盛 顿 的 军 方 医 院 中 军 方 医 师 诊 断 说 : 神 经 衰 弱 导 致 有 癌 变 风 险, 是 脑 力 活 动 过 多 所 导 致, 药 方 就 是 要 多 多 休 息 医 生 还 在 诊 断 书 上 写 道 : 如 果 他 继 续 按 现 在 的 工 作 量 工 作, 后 果 将 不 堪 设 想 直 至 死 亡 芬 利 的 研 究 首 次 表 明 龙 卷 风 是 与 中 纬 度 气 旋 紧 密 联 系 在 一 起 的, 并 多 发 于 风 暴 气 旋 系 统 的 东 南 1/4 象 限 他 首 次 指 出 了 龙 卷 风 的 西 南 -- 东 北 移 动 路 径, 是 与 飚 线 后 的 高 空 西 北 冷 气 流 有 关 他 首 次 给 出 了 促 成 龙 卷 风 形 成 的 一 整 套 地 表 气 象 条 件 他 的 龙 卷 风 示 意 图 首 次 说 明 了 干 空 气 下 沉 插 入 南 风 吹 来 的 暖 湿 空 气 对 龙 卷 风 的 形 成 至 关 重 要 1884 年, 威 廉 戴 维 斯 (William Morris Davis) 在 科 学 周 刊 上 撰 文 介 绍 芬 利 的 工 作, 他 乐 观 地 说 : 将 龙 卷 风 定 义 为 气 旋 的 一 种, 将 再 次 点 燃 人 们 的 希 望! 这 意 味 着 通 过 一 段 时 间 深 入 的 研 究, 也 许 再 过 几 年, 这 些 小 尺 度 的 气 旋 风 暴 ( 龙 卷 风 ) 也 许 就 能 被 成 功 地 预 报 出 来, 其 准 确 性 就 跟 现 在 预 报 大 尺 度 气 旋 风 暴 一 样 芬 利 组 建 了 一 个 龙 卷 风 观 测 网, 最 多 的 时 候 包 含 2400 多 个 观 测 点 他 曾 认 真 地 试 验 了 龙 卷 风 预 报, 但 他 所 声 称 的 成 功 并 没 有 被 公 众 认 可 在 某 一 期 的 科 学 周 刊 上, 他 声 称 自 己 曾 成 功 预 报 了 1884 年 春 天 有 55 天 没 有 龙 卷 风 ; 在 倒 数 28 天 时, 他 预 报 龙 卷 风 将 在 某 个 州 甚 至 更 大 一 些 的 区 域 发 生 ; 在 倒 数 17 天 时, 龙 卷 风 就 在 那 些 地 方 发 生 了 ; 在 倒 数 11 天 时, 又 有 一 些 龙 卷 风 在 没 预 报 过 的 地 方 发 生 了 一 些 数 学 家 因 此 斥 责 芬 利, 说 他 混 淆

132 约 翰 芬 利 : 探 寻 龙 卷 风 的 孤 独 之 路 了 没 有 龙 卷 风 特 征 的 平 日 和 有 明 显 特 征 的 龙 卷 风 日 而 芬 利 则 回 应 道 : 说 着 容 易, 我 们 知 道 哪 一 天 特 别 哪 一 天 不 特 别 ; 但 做 着 难, 很 难 决 断 到 底 会 不 会 发 生 龙 卷 风 我 们 也 不 希 望 发 生 龙 卷 风 啊 芬 利 的 尝 试 和 观 点 都 没 能 打 动 通 信 兵 团 他 的 一 项 具 体 建 议 : 在 龙 卷 风 多 发 的 季 节 前, 在 堪 萨 斯 (Kansas) 城 建 一 个 专 用 的 观 测 站, 用 于 给 平 原 上 的 居 民 们 提 供 龙 卷 风 预 警, 也 同 样 没 有 被 采 纳 1885 年, 一 项 禁 止 发 布 任 何 龙 卷 风 预 报 的 禁 令 发 布, 尽 管 该 项 禁 令 在 1886 年 有 所 放 松, 但 在 1887 年 初 又 再 次 被 执 行 通 信 兵 团 的 局 长 明 令 道 : 不 论 是 当 前 气 象 科 学 的 发 展 水 平, 还 是 国 家 对 龙 卷 风 预 报 的 实 际 需 求, 都 无 法 支 持 进 行 这 种 预 报 龙 卷 风 预 报 错 误 所 带 来 的 损 失, 比 龙 卷 风 本 身 所 带 来 的 损 失 还 要 大 1899 年 4 月, 几 个 龙 卷 风 对 密 苏 里 州 和 爱 荷 华 州 扫 荡 后, 阿 比 对 芬 利 的 建 言 终 于 有 了 回 应 芝 加 哥 论 坛 (Chicago Tribune) 杂 志 质 疑 以 当 前 的 电 话 电 报 技 术 水 平, 是 否 真 的 不 可 能 给 龙 卷 风 活 跃 路 径 上 的 居 民 发 布 预 警? 阿 比 说, 答 案 是 : 不 很 显 然, 如 果 气 象 局 许 多 年 前 就 尝 试 这 么 做 的 话, 现 在 这 些 假 设 早 就 成 了 现 实 他 还 写 道, 但 机 不 可 失, 时 不 再 来 最 好 的 推 进 龙 卷 风 预 报 的 时 点, 应 该 是 在 1871 年 以 前 因 为 那 时 某 些 地 方 同 时 有 好 几 个 龙 卷 风 有 可 能 ( 被 预 报 出 来 ) 现 在, 龙 卷 风 这 个 词 仍 然 禁 用, 我 们 根 本 没 有 权 力 发 布, 哪 怕 是 错 误 的 龙 卷 风 预 警 也 不 可 能 阿 比 写 道, 由 此 引 起 的 商 业 停 滞 不 前 和 居 民 中 不 必 要 的 恐 惧, 其 损 失 加 起 来 比 一 年 中 龙 卷 风 本 身 的 直 接 危 害 要 大 得 多 龙 卷 风 的 直 接 危 害 反 而 是 很 小 很 少 的 最 终, 芬 利 的 科 研 经 费 逐 渐 枯 竭, 他 也 被 委 以 其 它 工 作 出 于 几 个 原 因, 他 所 倡 导 的 科 学 显 得 生 不 逢 时 几 十 年 之 后, 科 学 界 才 意 识 到 芬 利 的 研 究 工 作 究 竟 有 多 么 大 的 价 值, 如 果 时 过 境 迁, 他 和 他 的 团 队 恐 怕 早 就 获 得 了 巨 大 成 功 在 所 有 原 因 中, 有 部 分 原 因 来 自 芬 利 本 人 这 位 全 国 第 一 位 强 风 暴 预 报 员 的 脾 气 和 性 格 问 题 如 果 换 做 别 人, 可 能 龙 卷 风 预 报 的 倡 议 会 获 得 更 多 人 的 拥 护 曾 经 发 生 过 很 多 年 轻 雇 员 集 体 上 书 向 领 导 请 愿, 抗 议 对 他 们 培 训 中 某 些 教 官 的 严 酷 行 为, 而 Finley 就 是 被 指 控 的 四 名 教 官 中 被 开 除 的 那 一 位 到 了 1886 年, 经 过 国 会 的 特 别 调 查, 国 家 天 气 服 务 最 终 被 转 移 至 农 业 部 (Department of Agriculture) 进 行 管 理 在 此 次 国 会 调 查 过 程 中, 芬 利 夹 在 中 间, 又 说 了 很 多 冒 犯 他 上 司 的 证 词

133 年 4 月, 发 生 了 一 次 特 殊 事 件 新 闻 媒 体 首 先 报 道 出 来, 有 6 名 通 信 兵 团 的 工 作 人 员 被 困 在 了 科 罗 拉 多 山 脉 派 克 斯 峰 (Pikes Peak) 的 山 顶 气 象 站 里, 情 况 十 分 危 急 芬 利 的 上 司 心 中, 立 刻 有 了 借 此 事 处 理 芬 利 这 个 烦 人 的 下 属 的 安 排 当 时 肆 虐 的 暴 风 雪, 加 上 山 坡 上 时 常 滚 落 的 雪 崩, 已 经 截 断 了 周 围 所 有 的 电 话 线 和 铁 轨, 山 顶 气 象 站 已 经 好 几 个 月 没 有 消 息 了 芬 利 回 忆 说 : 再 勇 敢 的 登 山 者, 此 时 也 不 会 应 征 去 尝 试 救 援, 因 为 4 月 被 认 为 是 一 年 中 最 危 险 的 登 山 季 节 在 科 罗 拉 多 斯 普 林 斯 (Springs) 市 的 通 信 兵 团 总 站 里, 为 解 决 此 事 而 来 的 特 派 员 焦 急 地 努 力 地 劝 阻 我, 叫 我 不 要 冒 险 登 顶 ; 因 为 我 跟 他 说, 只 要 我 去 登 顶, 他 必 须 陪 我 一 起 去! 当 然, 最 后 谁 也 没 能 劝 住 芬 利 我 们 穿 得 很 厚, 仿 佛 被 几 层 麻 袋 完 全 包 裹 起 来, 装 备 包 括 登 山 杖 猎 刀 小 左 轮 手 枪 以 及 一 些 我 要 到 山 顶 做 比 较 试 验 用 的 仪 器, 他 回 忆 道, 水 银 气 压 计 放 在 木 盒 子 里 也 绑 在 了 我 背 上 ; 温 度 计, 同 样 放 在 盒 子 里 保 护 好, 由 特 派 员 负 责 携 带 当 他 们 到 达 顶 峰 的 一 处 悬 崖 时, 正 好 赶 上 一 场 大 雪, 芬 利 失 足 滚 落 下 去 特 派 员 踉 跄 着 爬 到 山 顶 气 象 站, 感 觉 气 象 站 紧 闭 的 大 门 毫 无 生 气 而 里 面 的 人 仿 佛 听 到 了 从 另 一 个 世 界 传 来 的 敲 门 声, 他 们 疯 了 似 的 冲 到 大 门 口 在 此 之 前, 他 们 已 经 彻 底 放 弃 了 一 切 求 生 意 志 特 派 员 也 累 得 没 有 力 气 过 多 解 释 关 于 我 的 情 况, 只 说 我 一 定 是 掉 到 悬 崖 下 面 去 了 于 是 他 们 所 有 人 都 冲 了 出 来, 最 终 在 一 片 雪 堆 中 发 现 了 我 的 登 山 杖 冒 出 来 的 尖, 我 得 救 了 当 时 我 完 全 被 雪 覆 盖 着, 就 像 雪 覆 盖 下 的 一 块 大 岩 石 一 样 他 们 把 我 抬 回 气 象 站, 我 也 渐 渐 恢 复 了 意 识 当 我 醒 来 时, 我 发 现 我 自 己 平 躺 在 一 张 很 宽 大 的 桌 子 上, 其 他 人 都 俯 在 旁 边 努 力 帮 我 恢 复 知 觉 尽 管 芬 利 是 一 个 有 政 治 背 景 有 个 人 天 份 的 学 者, 但 他 在 通 信 兵 团 中 的 位 置 终 于 还 是 走 到 了 风 雨 飘 摇 的 一 天 这 个 机 构 在 越 来 越 频 繁 的 内 斗 中 逐 渐 支 离 破 碎, 军 方 指 挥 官 和 普 通 科 学 家 之 间 都 想 争 夺 更 大 的 权 力 在 军 方 的 这 一 批 军 官 中, 芬 利 算 是 受 过 高 等 教 育 的 地 位 偏 低 的 一 位, 尽 管 他 在 通 信 兵 团 中 升 职 得 比 较 容 易 比 较 快 而 在 非 军 方 的 普 通 科 学 家 一 边, 他 又 被 看 作 是 赶 尽 杀 绝 (take-no-prisoners) 的 军 人 代 表 当 1891 年 军 方 彻 底

134 约 翰 芬 利 : 探 寻 龙 卷 风 的 孤 独 之 路 失 去 了 对 国 家 天 气 服 务 的 掌 控 后, 芬 利 像 其 他 曾 供 职 于 陆 军 通 信 兵 团 的 军 人 一 样, 也 要 面 临 去 留 的 两 难 选 择 他 可 以 选 择 留 在 美 国 陆 军 中 继 续 担 任 其 它 职 务, 也 可 以 退 役 后 变 成 平 民 供 职 于 农 业 部 最 终, 尽 管 芬 利 一 生 都 热 爱 气 象 学 研 究, 但 这 个 曾 经 努 力 工 作 并 不 断 晋 升 军 衔 的 军 官, 还 是 选 择 了 继 续 为 美 国 陆 军 第 九 步 兵 团 服 务

135 Storm Watcher 14 马 克 哈 灵 顿 文 职 人 员 的 灾 难 新 成 立 的 美 国 气 象 局 第 一 位 文 职 局 长 是 一 位 在 全 国 有 很 高 声 望 的 科 学 家, 他 带 领 着 这 个 机 构 进 入 到 一 个 气 象 学 研 究 的 新 高 度 经 过 了 20 多 年 的 被 军 队 控 制 的 生 涯, 可 能 文 职 领 导 的 到 来 意 味 着 这 个 气 象 机 构 会 在 对 科 学 的 追 求 上 向 前 迈 一 大 步 纽 约 论 坛 报 (the New York Tribune) 建 议 总 统 本 杰 明 哈 里 森 (Benjamin Harrison) 选 择 一 位 合 格 的 科 学 家, 并 且 确 保 这 一 职 位 不 带 有 什 么 政 治 色 彩 这 个 机 构 中 一 开 始 就 存 在 的 总 体 风 格 很 可 能 一 直 延 续 下 去, 这 家 报 纸 上 这 样 写 着 在 每 一 个 方 面, 密 歇 根 大 学 的 教 授, 天 文 学 家 气 象 学 家 马 克 哈 灵 顿 (Mark Walrod Harrington) 都 非 常 符 合 农 业 部 下 属 的 这 一 新 机 构 的 领 导 职 位 水 到 渠 成,1891 年, 农 业 部 长 耶 利 米 鲁 斯 克 (Jeremiah M. Rusk) 就 作 出 了 这 样 一 个 非 常 好 的 选 择 整 个 事 情 都 太 突 然 了, 但 是, 在 接 下 来 的 时 间 里, 美 国 气 象 局 却 并 没 有 按 照 预 想 的 成 为 一 个 科 学 领 军 机 构, 无 论 这 个 机 构 对 科 学 的 需 要 多 么 地 迫 切 后 来 发 生 的 许 多 事 件 和 政 客 们 似 乎 都 是 针 对 国 家 这 一 新 的 气 象 机 构 以 及 其 领 导 者 的, 短 短 几 年 的 时 间 里, 哈 灵 顿 就 被 从 这 个 职 位 上 撤 了 下 来 没 人 知 道 从 事 业 巅 峰 被 撤 职 是 否 是 导 致 他 后 来 精 神 问 题 的 原 因 哈 灵 顿 出 生 在 1848 年 伊 利 诺 伊 州 的 锡 卡 莫 尔, 他 的 父 亲 是 一 位 物 理 123

136 马 克 哈 灵 顿 : 文 职 人 员 的 灾 难 学 家, 他 是 在 一 个 农 场 被 抚 养 长 大 的 在 大 二 时 他 进 入 西 北 大 学 学 习, 并 于 1868 年 在 密 歇 根 大 学 获 得 学 士 学 位 1871 年 获 得 硕 士 学 位 那 年 夏 天, 他 去 阿 拉 斯 加 的 美 国 海 岸 与 大 地 测 量 局 担 任 一 名 天 文 学 家 的 助 理 接 着 哈 灵 顿 回 到 了 毕 业 前 任 教 过 的 密 歇 根 大 学 成 为 一 名 博 物 馆 助 理 管 理 员 兼 数 学 等 许 多 学 科 的 教 员 1876 年 到 1877 年 间 他 在 莱 比 锡 大 学 学 习, 然 后 他 来 到 中 国, 作 为 外 国 驻 北 京 办 公 室 军 事 学 校 的 天 文 学 教 授 哈 灵 顿 在 中 国 生 病 迫 使 他 回 到 美 国, 并 在 1878 年 成 为 路 易 斯 安 那 州 立 大 学 的 教 员 接 着, 他 回 到 密 歇 根 大 学 成 为 一 名 天 文 学 教 授 并 在 底 特 律 主 持 一 个 天 文 观 测 中 心 的 工 作, 在 那 里 他 教 授 天 文 学 和 气 象 学 1884 年, 他 建 立 了 很 有 影 响 力 的 刊 物 美 国 气 象 杂 志 并 担 任 该 刊 编 辑 一 直 到 了 1892 年 这 样, 在 1891 年, 农 业 部 长 选 出 的 担 任 气 象 局 长 的 这 位 42 岁 的 世 界 级 的 科 学 家 对 气 象 学 以 及 他 手 下 的 研 究 者 们 都 有 着 非 同 一 般 的 了 解 哈 灵 顿 为 工 作 带 来 了 新 的 活 力 和 技 巧 在 美 国 陆 军 通 信 兵 团 的 控 制 下, 只 有 在 华 盛 顿 的 一 些 被 选 中 的 人 才 被 准 许 进 行 天 气 预 报 哈 林 顿 掌 管 着 一 个 国 家 天 气 预 报 机 构 却 只 有 4 名 受 过 训 练 的 预 报 员 在 三 年 的 时 间 里, 他 把 这 个 数 目 扩 充 成 40 名 并 把 这 些 预 报 员 送 往 了 全 国 各 地 虽 然 全 国 天 气 预 报 仍 然 是 一 如 从 前 的 每 天 两 次 的 36 小 时 预 报, 但 是 在 新 地 区 的 天 气 预 报 员 们 却 在 修 正 预 报 效 果 反 映 地 方 气 象 条 件 和 需 求 上 作 出 了 重 要 的 贡 献 哈 灵 顿 为 气 象 局 组 织 了 倍 受 期 待 的 旨 在 满 足 美 国 农 民 需 求 的 气 象 研 究 计 划 他 还 发 起 了 一 项 气 候 研 究, 以 及 用 一 种 新 颖 而 有 效 的 方 法 收 集 雨 雪 纪 录 并 展 开 与 密 歇 根 大 学 和 约 翰 霍 普 金 斯 大 学 合 作 的 土 壤 物 理 性 质 的 研 究 他 曾 写 道, 在 把 天 气 服 务 从 航 海 业 扩 展 到 农 业 的 过 程 中, 天 气 预 报 员 在 遇 到 一 些 新 的 问 题 的 同 时, 还 因 为 一 些 老 问 题 变 得 更 加 复 杂 而 头 疼 海 员 主 要 关 心 大 风 的 出 现 和 有 破 坏 力 的 大 风 暴 的 到 来, 而 农 民 们 除 了 需 要 准 确 的 温 度 和 湿 度 条 件 以 外, 还 想 知 道 下 雨 的 强 度 范 围 以 及 在 庄 稼 成 长 季 节 时 可 以 起 到 灌 溉 作 用 的 局 地 小 风 暴 的 形 成 要 达 到 所 有 这 些 要 求, 还 要 让 国 会 满 意, 哈 灵 顿 曾 说, 这 是 一 项 非 常 困 难 的 任 务, 坦 白 地 说 以 我 们 现 在 掌 握 的 知 识, 基 本 上 不 可 能 实 现 哈 灵 顿 对 当 时 天 气 预 报 的 状 态 思 路 的 局 限 性 有 一 个 非 常 清 楚 的 认 识, 毫 无 疑 问, 他 更 倾 向 于 进 行 新 的 大 气 基 础 研 究 在 杂 志 评 论 的 评 论 中, 哈 灵 顿 曾 就 这 样 的 基 础 研 究 内 容 写 了 一 篇 名 为 天 气 预 报 对 农 业 和 内 陆 贸 易 的 价 值 的 文 章 哈 灵 顿 说 天 气 图 仍 然 是 天

137 125 气 预 报 的 主 要 工 具 但 是, 作 为 一 种 增 加 我 们 知 识 的 途 径 以 及 塑 成 一 种 大 气 变 化 研 究 的 方 法 来 说, 天 气 图 的 作 用 显 然 被 夸 大 了 如 果 我 们 想 成 功 地 预 报 出 局 地 的 风 暴 雾 雨 雪 雹 以 及 温 度 变 化 率 等 信 息, 更 长 远 的 发 展 是 必 不 可 少 的 但 是 这 种 发 展 可 能 只 能 依 靠 合 格 的 科 学 家 才 能 完 成, 特 别 是 物 理 学 家 和 数 学 家 如 果 我 们 把 天 气 预 报 从 现 在 的 水 平 提 升 到 一 个 新 的 高 度, 就 像 天 文 学 中 从 天 圆 地 方 的 理 论 提 高 到 现 在 的 高 度 一 样, 那 肯 定 会 涌 现 出 很 多 像 伽 里 略 开 普 勒 哥 白 尼 和 牛 顿 式 的 人 物 哈 灵 顿 说, 因 为 天 气 学 和 地 质 学 一 样, 是 一 门 地 域 广 泛 个 人 远 无 法 完 成 的 科 学, 所 以 只 有 政 府 才 具 备 进 行 这 样 的 研 究 的 能 力 然 而, 气 象 学 ( 与 地 质 学 相 比 ) 具 有 更 多 的 潜 在 好 处 虽 然 他 没 有 对 能 够 研 究 出 什 么 科 学 结 果 给 予 保 证, 但 是 他 确 实 非 常 乐 观 进 展 很 容 易 得 到, 比 如 对 雾 的 预 报 水 平, 他 写 道," 可 能 一 名 合 格 的 科 学 家 花 一 年 左 右 的 时 间 就 能 提 高 然 而 其 他 比 如 完 整 正 确 的 局 地 风 暴 理 论, 可 能 在 一 个 世 纪 内 也 无 法 完 成 我 估 计, 三 名 合 格 的 物 理 学 家, 在 恰 当 的 鼓 励 和 支 持 下, 专 心 研 究 十 年, 应 该 就 很 可 能 改 善 并 提 高 我 们 的 预 报 水 平, 使 其 满 足 所 有 的 常 规 需 要 哈 灵 顿 却 没 有 机 会 尝 试 这 些 想 法, 甚 至 都 没 有 能 够 让 美 国 气 象 局 的 气 象 研 究 运 作 起 来 当 时 的 经 济 条 件 不 太 合 适 整 个 国 家 进 入 到 严 重 的 经 济 萧 条 中, 联 邦 政 府 经 费 严 重 缩 水 更 重 要 的 是, 华 盛 顿 对 待 美 国 气 象 学 的 态 度 完 全 错 误 即 使 美 国 气 象 局 有 可 能 专 注 研 究 十 年, 哈 灵 顿 也 已 经 没 机 会 看 到 了 哈 灵 顿 的 任 命 当 时 如 此 地 突 然 来 自 于 本 杰 明 哈 里 森 (Benjamin Harrison) 的 共 和 党 政 府 哈 里 森 在 1888 年 赢 得 了 总 统 选 举 团 的 支 持, 却 在 普 选 中 输 给 了 当 时 的 总 统 民 主 党 的 格 罗 弗 克 利 夫 兰 (Grover Cleveland) 政 治 局 势 的 异 常 让 在 首 都 的 党 派 分 裂 异 常 激 烈 虽 然 不 久 进 行 的 文 职 官 员 改 革 一 再 被 建 议 保 留 大 部 分 老 政 府 的 雇 员, 克 利 夫 兰 仍 在 1892 年 参 加 的 第 二 次 大 选 后 把 哈 里 森 任 命 的 所 有 人 推 到 了 被 罢 免 边 缘 克 利 夫 兰 任 命 内 布 拉 斯 加 州 的 朱 利 叶 斯 莫 顿 (Julius Sterling Morton) 作 为 农 业 部 长 的 举 动 意 味 着 给 每 一 位 政 府 的 科 学 家 带 来 了 麻 烦 像 所 有 的 政 客 一 样, 这 位 新 上

138 马 克 哈 灵 顿 : 文 职 人 员 的 灾 难 图 14.1: 马 克 哈 灵 顿 的 肖 像

139 127 任 掌 管 农 业 部 的 官 员 对 科 学 一 无 所 知, 也 不 相 信 科 学 的 结 论 所 有 与 科 学 有 关 的 部 门 都 发 生 了 骚 动 气 象 局 地 理 监 察 局 海 岸 监 测 局 农 业 实 验 站 无 一 幸 免 莫 顿 于 1893 年 2 月 来 到 气 象 局, 并 没 有 与 主 管 哈 灵 顿 交 谈, 而 是 立 即 与 作 为 首 席 预 报 员 的 陆 军 通 讯 兵 邓 伍 迪 (H.H.C.Dunwoody) 见 面 邓 伍 迪 周 游 过 全 国, 并 完 成 了 一 本 关 于 气 象 谚 语 的 书, 同 时, 他 也 是 在 1880 年 的 那 段 时 间 最 极 力 反 对 扩 充 气 象 局 科 学 研 究 项 目 的 人 邓 伍 迪 和 莫 顿 对 气 象 研 究 及 政 府 对 其 支 持 的 态 度 是 一 样 的 所 以 从 莫 顿 掌 权 的 那 一 刻 起, 老 一 套 的 政 治 游 戏 就 又 开 始 了 最 后, 莫 顿 任 命 了 一 些 他 自 己 的 专 家 到 气 象 局 中 去 了 哈 灵 顿 辞 退 了 他 们, 他 把 他 们 称 作 命 令 专 家, 并 且 他 发 现, 他 们 想 把 我 的 气 象 局 变 成 政 治 的 庇 护 所 时 经 常 会 和 我 发 生 摩 擦 到 4 月 时, 哈 灵 顿 发 现 他 身 受 几 项 罪 名 的 指 控, 变 成 了 最 高 监 察 院 的 调 查 目 标 当 哈 灵 顿 明 白 了 自 己 和 莫 顿 斗 争 的 政 治 本 质 的 时 候, 他 才 意 识 到 他 似 乎 高 估 了 他 的 对 手 的 道 德 水 平 莫 顿 解 雇 了 哈 灵 顿 的 助 理 局 长 并 把 邓 伍 迪 放 到 了 这 个 位 置 上 哈 灵 顿, 作 为 一 名 政 府 研 究 人 员, 被 一 个 自 己 还 正 受 着 渎 职 调 查 的 助 理 监 察 官 指 控 可 以 想 到, 在 5 月 下 旬, 原 告 给 出 了 一 个 十 分 不 公 正 的 报 告 哈 灵 顿 拒 绝 屈 服, 并 直 接 向 总 统 克 利 夫 兰 申 诉, 报 告 指 出 一 分 蓄 意 恶 毒 的 诬 陷 证 词 在 这 个 案 件 中 被 使 用 纽 约 论 坛 报 把 这 份 报 告 称 为 一 个 不 小 的 震 惊, 因 为 在 调 查 期 间, 每 一 个 人 都 参 照 了 这 个 证 词 如 果 克 利 夫 兰 当 时 被 牵 扯 近 来 调 查 这 个 案 子, 他 肯 定 会 发 现 那 名 检 察 官 是 在 某 个 人 的 指 使 下, 精 心 制 作 了 这 一 份 指 控 被 告 有 罪 的 证 词 在 哈 灵 顿 给 总 统 的 信 中, 他 请 求 克 利 夫 兰 公 正 地 听 这 件 事, 并 且 告 诉 他 不 会 听 从 农 业 部 长 的 要 求 显 现, 最 后 克 利 夫 兰 调 查 了 案 件, 因 为 在 当 年 7 月 3 日, 莫 顿 宣 布 对 哈 灵 顿 的 所 有 指 控 都 被 撤 销 了 现 在 鲜 有 人 知 当 时 受 挫 的 农 业 部 长 和 他 的 同 盟 者 邓 伍 迪 继 续 着 他 们 对 抗 哈 灵 顿 和 气 象 局 的 科 学 家 们 的 斗 争 莫 顿 以 削 减 开 支 的 名 义 开 除 了 两 名 主 要 的 研 究 人 员, 并 减 少 了 克 利 夫 兰 阿 比 (Cleveland Abbe) 的 工 资 一 份 来 自 具 有 影 响 力 的 律 师 加 德 纳 哈 伯 德 (Gardiner Hubbard) 的 安 慰 阿 比 的 来 信 中 写 道, 莫 顿 不 懂 得 科 学 研 究 项 目 的 价 值, 我 会 尽 力 为 科 学 研 究 做 一 些 事 情, 其 中 也 包 括 你, 我 会 找 机 会 和 总 统 谈 一 谈 哈 伯 德 和 他 的 继 子 亚 历

140 马 克 哈 灵 顿 : 文 职 人 员 的 灾 难 山 大 贝 尔 (Alexander Graham Bell) 一 起 创 立 的 贝 尔 电 话 公 司 收 购 重 组 了 杂 志 科 学 在 一 封 写 给 纽 约 论 坛 报 编 辑 的 信 中, 阿 比 写 道, 自 从 哈 森 将 军 开 始 鼓 励 科 研 室 的 发 展, 军 队 官 员 门 就 预 见 到 了 强 有 力 的 竞 争 者 莫 顿 不 断 的 表 扬 邓 伍 迪, 并 同 意 其 在 哈 灵 顿 走 后 进 行 一 场 政 治 清 洗 行 动 哈 灵 顿 在 1895 年 发 表 的 一 篇 期 刊 文 章 中 指 出 了 这 个 问 题, 文 中 涉 及 许 多 以 科 学 为 名 义 的 机 构 对 一 些 人 来 说, 科 学 就 像 是 可 怕 的 怪 兽, 那 些 差 分 方 程 平 行 四 边 形 悖 论 以 及 可 怕 的 令 人 厌 倦 的 东 西 就 是 它 们 表 达 怒 气 的 方 式, 他 写 道, 对 于 其 他 人 来 说, 它 就 像 是 信 奉 宗 教 的 不 切 实 际 的 科 学 家 把 自 己 假 扮 成 能 力 不 足 以 运 作 商 业 活 动 的 科 学 家 还 有 另 外 一 些 人 认 为 科 学 工 作 不 应 该 是 政 府 职 能, 他 们 的 逻 辑 是 这 样 的 : 因 为 一 些 科 学 没 有 实 际 的 意 义, 所 以 所 有 的 科 学 都 不 应 该 被 政 府 扶 持 随 着 邓 伍 迪 受 到 的 纵 容 一 直 持 续, 科 学 家 们 发 现 哈 灵 顿 已 经 慢 慢 失 去 了 对 气 象 局 的 掌 控 力, 他 的 目 标 也 越 来 越 模 糊 了 在 一 封 1895 年 4 月 30 日 写 给 莫 顿 的 信 中, 哈 灵 顿 最 终 忍 不 住 脱 口 而 出 : 邓 伍 迪 是 一 个 自 私 的 挑 拨 者, 是 扰 乱 气 象 局 的 源 头 我 希 望 总 统 撤 掉 他, 我 们 气 象 局 不 需 要 军 队 的 控 制 这 封 信 后 来 成 为 了 打 破 平 静 的 导 火 索 6 月 19 日, 克 里 夫 兰 总 统 最 终 同 意 莫 顿 的 申 请, 告 诉 哈 灵 顿 他 可 以 以 个 人 兴 趣 为 由, 自 己 选 择 辞 职 哈 灵 顿 拒 绝 这 么 做, 他 坚 持 要 以 公 众 利 益 为 理 由, 所 以 很 快,7 月 1 日 他 就 被 总 统 开 除 了 克 里 夫 兰 拿 着 他 的 斧 子, 哈 灵 顿 教 授 的 官 衔 落 地, 纽 约 论 坛 报 以 这 句 话 作 为 文 章 的 标 题 气 象 局 的 政 治 家 阵 营 和 科 学 家 阵 营 陷 入 争 斗, 而 最 终 给 科 学 家 们 带 来 了 灾 难 莫 顿 最 终 取 得 了 胜 利 在 一 个 声 明 中, 哈 灵 顿 说 道, 在 这 些 公 众 利 益 中, 我 所 一 直 坚 持 的, 就 是 气 象 局 中 的 科 学 力 量, 保 护 气 象 局 免 受 政 治 分 肥 者 的 迫 害 当 气 象 局 沦 为 一 架 四 年 的 官 方 老 飞 机, 它 就 已 经 失 去 了 威 望 并 屈 服 于 有 权 有 势 之 人 的 控 制 下 了 这 件 事 一 直 被 国 内 的 报 纸 批 评 着 费 城 调 查 者 在 一 篇 文 章 中 暗 讽 邓 伍 迪 和 莫 顿 对 科 学 研 究 的 态 度 时 提 到, 申 请 去 气 象 局 工 作 的 人 没 有 被 问 到 气 象 学 的 知 识, 而 是 被 问 到 关 于 当 天 气 变 化 时, 猫 老 鼠 狗 羊 雁 群 鸡 牛 马 的 习 性 的 变 化 克 里 夫 兰 的 致 歉 中 使 用 的 理 由 是 气 象 局 的 领 导 者 必 须 在 个 人 和 官 方 两 个 层 面 都 与 农 业 部 保 持 一 致, 论 坛 报 提 到 莫 顿 对 自 己 的 所 作 所 为, 自 始 至 终 都 没 有 坦 诚 过 这 是 白 宫 该 管 的 事 情, 在 这 个 事 情 上 我 什 么 也 没 说 莫 顿 说

141 129 在 关 于 顶 替 哈 灵 顿 职 位 的 人 选 的 问 题 上, 毫 无 疑 问, 莫 顿 喜 欢 军 官 胜 过 科 学 家, 但 是 邓 伍 迪 为 保 全 自 己 的 权 利 而 谢 绝 了 这 个 要 求 阿 贝 是 气 象 局 中 的 最 佳 人 选, 但 是 莫 顿 不 准 备 考 虑 一 个 曾 经 指 责 过 他 对 气 象 局 的 科 学 声 望 造 成 破 坏 的 人 如 果 莫 顿 仔 细 找, 他 不 可 能 找 得 到 气 象 局 外 愿 意 为 他 工 作 的 一 流 科 学 家 的 他 后 来 在 气 象 局 中 深 挖, 终 于 找 到 了 39 岁 的 气 象 局 最 年 轻 的 教 授 威 利 斯 穆 尔 (Willis Luther Morre) 穆 尔 不 如 哈 灵 顿 那 样 有 才 能, 但 是 他 后 来 展 示 出 了 无 限 的 政 治 能 力 在 哈 灵 顿 被 解 雇 的 三 周 内, 他 收 到 华 盛 顿 大 学 代 理 校 长 让 他 去 做 气 象 机 构 主 管 的 邀 请 密 歇 根 大 学 的 校 长 詹 姆 斯 安 吉 尔 (James B. Angell) 和 加 州 斯 坦 福 大 学 的 大 卫 乔 丹 (David Starr Jordan) 都 极 力 推 荐 哈 灵 顿, 乔 丹 说 哈 灵 顿 有 着 足 够 的 政 治 预 报 经 验 8 月, 哈 灵 顿 接 受 了 邀 请, 没 有 了 莫 顿 的 影 响,9 月 时 他 已 经 在 大 西 洋 西 北 部 的 另 一 块 大 陆 上 帮 助 建 立 了 一 个 学 术 中 心 但 是, 政 治 却 仍 然 纠 缠 着 他 华 盛 顿 的 农 业 部 民 主 党 徒 们 重 新 获 得 了 权 力 并 制 定 法 律 以 削 减 大 学 中 的 政 治 力 量 当 许 多 人 都 料 想 哈 灵 顿 在 政 府 机 构 的 经 历 会 给 他 带 来 一 场 争 斗 之 时, 事 实 情 况 却 正 好 相 反 哈 灵 顿 发 现 处 理 大 学 里 的 事 务 或 者 做 出 有 效 而 必 要 的 决 断 对 他 来 说 太 难 了, 一 位 大 学 中 的 历 史 学 家 这 样 写 道 身 在 加 州 的 乔 丹 也 在 担 心 哈 灵 顿 在 气 象 局 的 经 历 会 影 响 到 他 然 而,1897 年 3 月, 哈 灵 顿 却 自 己 主 动 辞 职 了 从 这 开 始, 事 情 慢 慢 变 得 不 妙 了 在 一 封 12 月 写 给 他 的 华 盛 顿 大 学 的 朋 友 的 信 中, 哈 灵 顿 询 问 一 些 同 事 们 的 情 况 并 提 到 他 面 临 的 关 于 人 性 问 题 的 困 扰 : 对 于 我 自 己 来 说 为 什 么 要 在 这 些 问 题 上 耗 费 时 间 我 仍 然 在 试 图 解 决 不 能 解 决 的 问 题 哈 灵 顿 写 了 一 本 书, 关 于 天 气, 这 本 书 于 1899 年 出 版 1898 年 9 月, 他 成 为 波 多 黎 各 首 都 圣 胡 安 市 的 气 象 局 局 长, 并 写 了 一 篇 关 于 这 个 岛 的 杂 志 文 章 但 是, 他 的 科 学 和 政 治 的 时 代 已 经 过 去, 他 处 于 完 全 精 神 崩 溃 的 边 缘 因 为 已 经 不 能 处 理 正 常 的 工 作, 哈 灵 顿 被 撤 职 了 1899 年 3 月, 他 被 调 往 纽 约 市 的 气 象 局, 但 是 因 为 精 神 和 身 体 的 原 因, 于 6 月 被 迫 退 休 就 在 那 一 年, 后 来 有 一 天 他 离 开 家 去 吃 晚 餐, 却 地 再 也 没 有 回 去 这 是 一 次 长 时 间 的 独 自 远 行 的 开 始 对 这 件 事 情 的 零 星 的 一 点 描 述 来 自 一 位 传 记 作 者 的 来 自 木 材 场 糖 料 种 植 园 或 者 造 船 厂 的 一 两 个 奇 怪 的 字 母 或 偶 然 的 消 息 在 将 近 10 年 的 时 间 里, 哈 灵 顿 就 像 一 个 幽 灵 一 样 游 荡 在 他 过

142 马 克 哈 灵 顿 : 文 职 人 员 的 灾 难 去 辉 煌 过 的 地 方 回 到 路 易 斯 安 那, 那 么 他 就 认 为 自 己 是 一 个 糖 料 种 植 工 回 到 中 国, 他 就 又 在 造 船 厂 中 工 作 回 到 太 平 洋 西 北 部, 他 就 又 是 一 名 伐 木 工 人 1907 年 6 月, 他 出 现 在 新 泽 西 纽 瓦 克 警 局 的 第 二 管 辖 区, 正 在 寻 找 一 个 庇 护 所 一 个 警 察 询 问 他 的 名 字 他 说 他 不 知 道 他 被 安 置 在 莫 里 斯 平 原 精 神 病 院, 在 那 里, 他 的 妻 子 罗 斯 哈 灵 顿 (Rose Smith Harrington) 和 他 的 儿 子 于 1908 年 11 月 找 到 了 他 1908 年 12 月, 杂 志 科 学 刊 登 了 这 封 从 一 位 名 叫 乔 治 洛 夫 乔 伊 (George N. Lovejoy) 的 人 寄 给 波 士 顿 笔 录 的 信 : 我 们 可 能 很 难 接 受 哈 灵 顿 教 授 密 歇 根 大 学 天 文 写 系 前 系 主 任 美 国 气 象 局 局 长 的 职 业 生 涯 的 悲 剧 式 的 终 结 这 位 最 有 聪 明 才 智 的 专 家 最 成 功 的 教 师 在 他 的 祖 国 和 中 国 都 传 授 过 知 识, 这 让 他 在 学 术 界 声 望 卓 著 ; 他 在 华 盛 顿 的 事 业 虽 然 短 暂, 却 提 升 了 他 的 信 誉 并 给 政 府 带 来 荣 誉 ; 他 是 一 位 少 见 的 同 时 具 有 沟 通 的 天 赋 吸 引 人 的 人 格 无 时 无 刻 的 亲 切 感 的 男 人 而 这 样 的 一 个 人, 却 很 少 见 地 被 囚 禁 在 精 神 病 院 里, 更 可 悲 的 是 他 脑 中 一 片 空 白 讽 刺 的 是, 在 这 封 信 后, 科 学 还 刊 登 了 一 篇 名 为 克 里 夫 兰 纪 念 协 会 被 建 立, 其 目 的 在 于 在 普 林 斯 顿 建 立 一 个 纪 念 已 故 克 里 夫 兰 总 统 的 纪 念 堂 的 文 章 哈 灵 顿 的 精 神 和 身 体 状 态 似 乎 一 直 都 在 慢 慢 恢 复, 有 好 几 次 他 都 有 希 望 重 回 科 技 世 界 但 是 他 一 直 没 有 能 够 恢 复 到 足 够 从 精 神 病 院 离 开 的 程 度 他 最 后 于 1926 年 在 那 里 去 世

143 Storm Watcher 15 艾 萨 克 克 莱 恩 被 风 暴 带 入 加 尔 维 斯 顿 艾 萨 克 克 莱 恩 (Isaac Cline) 无 所 不 知 直 到 1900 年 9 月 8 日, 他 似 乎 还 认 为 关 于 天 气 的 所 有 应 该 知 道 的 问 题 都 已 经 被 解 决, 并 且, 这 些 问 题 的 答 案 他 都 知 道 在 克 莱 恩 的 脑 海 中, 问 题 很 少, 而 答 案 却 已 经 很 多 他 的 演 讲 和 文 章 中, 在 他 能 够 容 忍 的 范 围 内, 他 不 允 许 有 任 何 针 对 他 的 气 象 观 点 或 他 对 大 气 的 科 学 理 解 的 哪 怕 是 最 微 小 的 质 疑 作 为 一 个 有 着 18 年 军 龄 的 老 兵, 克 莱 恩 从 旧 的 美 国 陆 军 通 讯 兵 团 中 一 步 步 走 来 他 已 经 向 莫 顿 和 邓 伍 迪 证 明, 他 就 是 他 们 所 需 要 的, 能 够 顶 替 第 一 任 美 国 气 象 局 长 哈 灵 顿 的 那 种 人 才 如 果 威 利 斯 穆 尔 (Willis L. Moore) 不 想 要 那 份 工 作, 克 莱 恩 将 会 是 一 个 很 好 的 选 择 他 和 穆 尔 一 样 可 以 协 调 当 时 不 断 增 长 的 财 政 和 政 治 力 量 在 当 时 的 那 个 世 纪 之 交, 国 会 和 国 家 都 不 希 望 听 到 那 些 知 识 分 子 们 的 关 于 他 们 面 对 的 问 题 的 复 杂 程 度 不 可 知 性 和 不 可 行 性 的 一 连 串 含 糊 不 清 的 说 辞 北 美 大 陆 已 经 被 征 服 古 巴 和 菲 律 宾 也 已 经 从 西 班 牙 手 中 夺 得, 1900 年 的 美 国 已 经 准 备 接 手 世 界 天 气 预 报 和 美 国 气 象 局 不 应 该 仅 仅 和 科 研 有 关 这 个 错 误 不 应 该 被 再 犯 政 治 家 不 应 该 科 学 家 不 应 该 穆 尔 也 不 应 该 这 位 新 任 气 象 局 长 在 德 克 萨 斯 的 加 尔 维 斯 顿 任 命 了 一 位 他 的 好 朋 友, 他 最 信 任 的 人 才 克 莱 恩 克 莱 恩 非 常 适 合 这 个 职 位 : 他 勤 奋 有 雄 131

144 艾 萨 克 克 莱 恩 : 被 风 暴 带 入 加 尔 维 斯 顿 心 果 断 忠 诚 自 信 至 少 在 1900 年 9 月 8 日 之 前, 克 莱 恩 都 是 这 样 自 认 为 的 但 是, 即 使 是 在 加 尔 维 斯 顿 发 展 最 快 的 繁 荣 时 期, 还 是 有 一 小 部 分 人 一 度 担 心 这 座 城 市 抵 挡 从 墨 西 哥 湾 来 的 热 带 风 暴 时 的 脆 弱 性 毕 竟, 这 是 一 座 建 立 在 墨 西 哥 湾 和 加 尔 维 斯 顿 湾 之 间 的 狭 长 低 洼 沙 洲 上 的 城 市, 整 个 沙 洲 的 最 高 海 拔 也 仅 仅 不 到 9 英 尺 在 大 部 分 时 间 里, 对 大 部 分 人 来 说, 暴 露 在 海 中 是 加 尔 维 斯 顿 一 个 最 有 魅 力 的 地 方 这 里 可 以 使 居 民 们 免 受 夏 天 令 人 窒 息 的 高 湿 度 之 苦 这 座 繁 忙 的 港 口 城 市 热 爱 它 的 水 位 线 为 了 改 善 海 边 景 色, 使 人 们 更 方 便 的 到 达 海 滩, 那 些 可 以 稍 微 保 护 人 们 免 受 巨 大 浪 潮 袭 击 的 自 然 沙 丘 也 被 移 走 了 在 长 长 的 码 头 的 尽 头, 精 美 的 淋 浴 房 被 悬 挂 在 海 湾 上 空 乘 坐 在 蒸 汽 轮 船 上 的 乘 客 们 看 到 的 这 座 城 市 仿 佛 是 夏 天 从 水 面 升 起 的 海 市 蜃 楼 即 使 作 为 和 邻 近 的 休 斯 顿 竞 争 港 口 生 意 的 城 市, 仍 然 有 许 多 人 发 现, 加 尔 维 斯 顿 发 展 和 繁 荣 的 很 大 一 部 分 原 因 是 曾 经 繁 荣 的 西 南 部 港 口 城 市 印 第 安 诺 拉 的 灾 难 性 覆 灭 1875 年, 一 场 灾 难 性 的 飓 风 袭 击 了 印 第 安 诺 拉,1886 年 另 一 场 飓 风 使 这 座 城 市 完 全 在 地 图 上 消 失 了 自 从 1886 年 以 后, 有 一 个 问 题 开 始 萦 绕 着 加 尔 维 斯 顿 : 如 果 印 第 安 若 拉 会 遭 受 飓 风, 加 尔 维 斯 顿 为 什 么 不 会? 印 第 安 诺 拉 遭 受 灾 难 以 后, 加 尔 维 斯 顿 的 一 群 商 人 考 虑 修 建 一 个 防 护 性 海 堤, 但 是 不 久 他 们 的 想 法 就 随 着 潮 水 的 退 去 而 消 退 了 1891 年, 另 一 个 潮 湿 的 热 带 气 旋 经 过 并 造 成 了 加 尔 维 斯 顿 的 洪 水, 这 又 让 这 个 议 题 重 新 返 回 到 谈 判 桌 上 了 这 个 事 件 促 使 加 尔 维 斯 顿 每 日 新 闻 杂 志 敦 促 当 地 的 气 象 局 评 估 城 市 面 对 热 带 风 暴 的 脆 弱 性 那 些 谨 慎 的 气 象 学 家 们 在 面 对 解 释 关 于 未 来 风 暴 路 径 的 预 报 的 困 难 性 的 邀 请 时, 可 能 已 经 躲 得 很 远 了 很 多 科 学 家 会 在 表 达 他 们 的 观 点 时 含 糊 其 辞 然 而, 在 1891 年, 这 对 29 岁 的 克 莱 恩 来 说 却 没 有 什 么 可 害 羞 和 不 确 定 的 他 似 乎 想 通 过 这 个 机 会 来 证 明 他 的 科 研 成 就 这 时, 克 莱 恩 正 在 尽 他 最 大 的 努 力 试 图 在 当 时 甚 至 是 一 百 年 以 后 气 象 学 界 最 困 难 的 问 题 上 用 自 己 的 观 点 说 服 别 人 究 竟 飓 风 为 什 么 会 去 它 们 要 去 的 地 方 每 一 个 在 19 世 纪 的 科 学 家 都 低 估 了 这 样 一 个 问 题 的 困 难 性, 正 如 他 们 低 估 了 那 些 关 于 天 气 预 报 的 准 确 性 的 问 题 一 样 在 这 个 问 题 上, 当 时 没 有 人 比 这 位 通 讯 老 兵 走 得 更 远 1891 年, 克 莱 恩 那 自 信 的 论 断 可 以 做 的 不 仅 仅 是 平 覆 加 尔 维 斯 顿 的 人 们 心 中 的 担 忧 它 们 还 在 很 长 一 段 时 间 内 说 服 人 们 相 信 建

145 图 15.1: 艾 萨 克 克 莱 恩 的 肖 像 133

146 艾 萨 克 克 莱 恩 : 被 风 暴 带 入 加 尔 维 斯 顿 立 海 堤 是 没 有 必 要 的 同 时, 城 市 的 财 政 管 理 者 们 也 非 常 乐 于 支 持 这 样 的 言 论 此 外, 这 在 某 种 程 度 上 也 使 美 国 气 象 局 长 穆 尔 以 及 他 在 华 盛 顿 的 上 司 们 非 常 高 兴 克 莱 恩 在 每 日 新 闻 上 的 文 章 向 读 者 们 展 示 了 一 副 过 去 20 年 经 过 墨 西 哥 湾 流 的 热 带 风 暴 的 路 径 的 地 图 他 这 样 描 述 道 : 在 大 概 20 个 经 过 美 国 南 海 岸 的 西 印 度 飓 风 中, 只 有 两 个 到 达 了 德 克 萨 斯 在 众 多 个 产 生 于 墨 西 哥 湾 中 的 飓 风 中 ( 其 中 七 个 在 墨 西 哥 湾 西 侧 ), 也 只 有 两 个 到 达 了 德 克 萨 斯 海 岸 德 州 海 岸 是, 根 据 一 般 的 大 气 运 动 规 律, 剔 除 掉 西 印 度 飓 风 路 径 以 及 两 条 异 常 路 径 ( 这 种 异 常 路 径 通 常 在 气 象 学 中 被 认 为 是 偶 然 现 象 ) 而 定 义 的 同 样 地, 墨 西 哥 湾 西 侧 的 风 暴, 一 般 都 会 改 变 他 们 的 路 径 沿 着 向 北 或 向 东 北 方 向 的 发 展, 最 终 他 们 的 路 径 就 是 向 着 东 北 方 向, 而 平 行 于 州 海 岸 线 的 风 暴 又 太 远 而 很 少 能 够 造 成 破 坏 到 底 加 尔 维 斯 顿 气 象 局 的 科 学 家 们 是 怎 么 认 定 那 些 到 达 这 里 的 风 暴 是 偶 然 的? 这 是 毛 睿 曾 经 写 过 的 东 西 吗? 巧 合 地, 或 者 不 是 巧 合, 毛 睿 在 他 的 海 洋 地 理 学 一 书 中, 同 样 自 信 地 提 到 像 加 尔 维 斯 顿 这 样 的 城 市 在 热 带 风 暴 中 不 会 被 淹 没, 因 为 城 市 之 前 长 而 浅 的 海 滩 可 以 使 风 暴 趋 使 的 海 浪 在 到 达 岸 边 之 前 消 散 掉 克 莱 恩 还 说, 周 围 的 低 洼 的 陆 地 可 以 在 加 尔 维 斯 顿 被 严 重 破 坏 之 前 吸 引 洪 水 克 莱 恩 声 称 : 德 州 的 海 岸 远 远 比 全 国 的 其 他 地 方 更 不 易 于 遭 遇 气 象 扰 动 那 些 不 了 解 具 体 情 况 的 人 们 所 持 有 的 观 点 加 尔 维 斯 顿 将 有 可 能 被 这 样 的 扰 动 严 重 破 坏, 仅 仅 是 可 笑 的 错 觉, 并 且 只 能 从 想 象 中 得 出 而 不 是 推 理 的 结 果 ; 因 为 岛 的 北 部 有 一 大 片 低 洼 陆 地 可 以 把 水 分 散 开, 所 以 任 何 气 旋 制 造 出 的 风 暴 都 不 可 能 对 城 市 造 成 实 质 性 的 破 坏 把 人 们 不 合 理 甚 至 无 知 的 担 心 归 结 于 可 笑 的 错 觉 之 后, 克 莱 恩 继 续 说, 因 为 风 暴 的 路 径 和 城 市 周 围 陆 地 环 境 的 原 因, 加 尔 维 斯 顿 根 本 不 用 担 心 这

147 135 图 15.2: 1900 年 加 尔 维 斯 顿 风 暴 的 路 径 些 自 然 的 事 故 加 尔 维 斯 顿, 考 虑 到 它 的 位 置 和 海 湾 的 具 体 特 点, 不 容 易 出 现 在 任 何 可 能 碰 巧 进 入 海 湾 西 侧 的 西 印 度 飓 风 的 路 径 上 克 莱 恩 1891 年 所 写 的 东 西, 没 有 一 点 可 以 解 释 发 生 在 1900 年 9 月 8 日 的 事 情 在 所 有 的 重 要 报 告 中, 克 莱 恩 和 每 一 位 美 国 气 象 局 的 科 学 家 对 风 暴 的 行 为 的 观 点 基 本 上 都 是 错 误 的, 关 于 加 尔 维 斯 顿 的 脆 弱 性 的 估 计 也 是 完 全 错 误 的 特 别 是 关 于 在 9 月 的 第 1 个 星 期 从 加 勒 比 海 经 过 墨 西 哥 湾 的 这 次 热 带 气 旋 的 具 体 的 路 径 和 破 坏 力 的 估 计 上 这 次 灾 难 性 的 失 败 的 一 个 重 要 的 原 因 在 于 穆 尔 以 及 邓 伍 迪 方 面 的 奇

148 艾 萨 克 克 莱 恩 : 被 风 暴 带 入 加 尔 维 斯 顿 怪 的 政 治 家 的 自 信 就 在 加 尔 维 斯 顿 飓 风 灾 难 发 生 的 前 一 天 美 国 气 象 局 长, 在 邓 伍 迪 的 督 促 下, 说 服 陆 军 部 拒 绝 获 取 古 巴 在 哈 瓦 那 的 贝 伦 大 学 长 期 发 布 的 天 气 预 警 电 报 在 贝 尼 托 瓦 因 斯 神 父 (Jesuit priest Father Benito Vines) 的 带 领 下, 贝 伦 天 文 台 是 一 个 非 常 出 色 的 气 象 研 究 机 构, 已 经 研 究 了 30 年 飓 风 穆 尔 和 邓 伍 迪 在 被 贝 伦 的 独 立 天 气 预 报 骚 扰 多 时 之 后, 认 为 他 们 的 飓 风 预 警 不 必 要 地 骚 扰 了 美 国 人 民 古 巴 人 后 来 被 他 们 的 这 一 行 为 激 怒 了, 美 国 的 电 报 禁 止 令 随 之 撤 销, 但 是, 就 在 禁 制 令 实 施 期 间, 穆 尔 和 邓 伍 迪 成 功 屏 蔽 了 1900 年 9 月 的 第 一 次 重 要 的 飓 风 预 警, 这 次 飓 风 正 好 指 向 墨 西 哥 湾 并 到 达 了 德 克 萨 斯 州 穆 尔 和 邓 伍 迪 根 本 没 有 预 期 飓 风 会 来 袭 当 飓 风 到 达 海 湾 时, 穆 尔 把 它 定 位 在 佛 罗 里 达 附 近, 并 警 告 称 其 将 会 到 达 亚 特 兰 大 海 岸 在 飓 风 造 成 德 州 降 雨 后, 穆 尔 预 测 飓 风 将 会 在 奥 克 拉 荷 马 消 失, 并 再 也 不 会 造 成 威 胁, 然 而 后 来 飓 风 却 沿 着 中 西 部 一 直 行 进 并 转 向 北 方 最 终 在 一 个 星 期 后 一 路 到 达 了 加 拿 大 的 东 南 部 从 风 暴 进 入 墨 西 哥 湾 到 9 月 8 日 晚 整 个 城 市 遭 受 暴 雨 的 肆 虐 和 狂 风 的 侵 袭, 华 盛 顿 的 穆 尔 和 身 在 风 暴 中 的 克 莱 恩 都 没 有 警 告 任 何 人 风 暴 即 将 到 来 之 所 以 他 们 的 失 职 没 有 引 起 全 国 范 围 的 责 备 和 惩 罚, 是 因 为 他 们 正 好 身 处 告 诉 全 国 到 底 那 天 在 加 尔 维 斯 顿 发 生 了 什 么 事 情 的 职 位 上 并 且 克 莱 恩 的 经 历 是 如 此 恐 怖, 他 个 人 的 损 失 也 如 此 的 巨 大 到 晚 上 八 点 的 时 候, 许 多 房 子 都 飘 了 起 来 散 落 在 我 的 房 子 的 东 边 和 东 南 边 海 浪 就 像 攻 城 槌 一 样, 任 何 建 筑 都 不 可 能 支 持 很 长 时 间 大 概 八 点 半 的 时 候, 我 的 房 子 倒 了, 里 面 还 有 大 约 50 个 寻 求 庇 护 的 人, 只 有 18 个 人 活 了 下 来, 他 在 一 份 9 月 23 日 给 总 部 的 特 别 报 告 中 写 道 去 世 的 人 中 有 我 的 妻 子, 当 房 子 倒 下 以 后 她 就 再 也 没 露 出 水 面 克 莱 恩 紧 紧 抓 住 漂 流 的 废 墟, 试 图 解 救 自 己 和 他 的 两 个 小 女 儿 几 天 以 后, 怀 着 第 三 个 孩 子 的 科 拉 克 莱 恩 (Cora Cline) 的 尸 体 被 找 到 了, 一 个 美 丽 聪 明 传 统 的 女 子, 他 生 命 中 的 挚 爱, 被 发 现 卡 在 房 子 的 废 墟 中 这 样 一 个 对 自 己 的 责 任 如 此 在 意 的 男 人, 当 他 想 到 因 为 自 己 的 过 失 而 使 自 己 的 家 庭 朋 友 和 这 个 城 市 陷 入 危 险 的 时 候, 就 会 痛 苦 万 分 不 过, 在 公 众 面 前, 克 莱 恩 从 没 有 让 任 何 对 他 在 这 个 可 怕 的 天 气 灾 难 中 的 角 色 的 质 疑 萦 绕 在 他 周 围, 克 莱 恩 1955 年 在 新 奥 尔 良 去 世, 享 年 93 岁 1900 年 9 月

149 日, 克 莱 恩 回 到 他 的 岗 位, 并 小 心 的 窜 改 着 那 天 发 生 的 事 情 风 暴 预 警 很 及 时, 我 们 收 到 了 一 个 范 围 更 广, 不 仅 仅 局 限 于 加 尔 维 斯 顿, 而 是 整 个 海 岸 区 域 的 警 告, 克 莱 恩 在 他 向 上 级 穆 尔 的 特 别 报 告 中 写 道 许 多 年 以 后, 在 他 的 自 传 中, 克 莱 恩 才 敢 承 认 在 飓 风 到 来 之 前, 既 没 有 从 华 盛 顿 收 到 飓 风 警 报 也 没 有 收 到 紧 急 事 件 警 报, 他 在 描 述 他 是 如 何 聪 明 地 掩 盖 了 这 个 事 实 时 写 道 : 灾 难 发 生 后 的 几 天, 一 家 出 版 社 的 当 地 代 表 递 给 我 一 个 从 纽 约 发 来 的 他 们 的 社 长 的 电 报, 询 问 他 风 暴 预 警 是 否 被 公 布 出 来 我 告 诉 他, 那 个 风 暴 预 警 在 风 暴 到 来 前 两 周 就 公 布 出 来 了, 他 知 道 我 给 人 们 的 极 力 警 告 和 建 议 以 及 我 如 何 在 8 号 早 上 和 人 们 呆 在 一 起 并 告 诉 他 们 正 处 于 危 险 之 中 然 后 我 问 他, 他 认 为 还 有 什 么 事 情 是 为 了 警 告 民 众 我 应 该 做 到 的 他 回 答 说 已 经 做 得 很 好 了 然 后 我 说, 把 这 些 内 容 电 报 给 你 的 社 长, 他 照 做 了, 这 样 民 众 的 疑 问 得 到 了 回 答, 并 且 避 免 了 把 中 心 办 公 室 的 那 个 没 有 发 布 风 暴 预 警 的 预 报 员 牵 扯 进 来 克 莱 恩 所 报 告 的 每 一 件 事 情 都 是 精 心 设 计 的, 为 气 象 局 穆 尔 以 及 他 自 己 的 声 望 服 务 的 他 把 自 己 叙 述 成 了 一 个 英 雄 我 们 通 过 电 话 和 书 面 的 形 式 警 告 了 公 众, 最 可 怕 的 风 暴 就 要 来 临, 他 写 道 民 众 们 被 建 议 去 寻 找 安 全 的 地 方 过 夜 所 以, 成 千 上 万 居 住 在 海 滩 附 近 或 者 小 房 子 里 的 人 家 转 移 到 城 市 的 中 心 而 保 全 了 生 命 这 个 故 事 的 后 续 版 本 说 他 在 当 天 早 晨 奔 波 于 海 滩 上, 大 声 警 告 人 们, 告 诉 那 些 度 假 的 人 回 家 去 在 这 场 灾 难 发 生 后 的 许 多 年 中, 除 了 克 莱 恩 自 己, 那 些 幸 存 下 来 的 人 中 没 有 人 提 到 过 曾 听 到 过 这 样 的 警 告 声, 也 没 有 人 目 睹 克 莱 恩 所 说 的 他 自 己 的 英 雄 事 迹 通 过 一 些 不 为 人 知 的 算 法, 克 莱 恩 声 称 他 救 了 至 少 6000 人 的 生 命 这 是 否 跟 估 计 的 风 暴 中 的 死 亡 人 数 为 6000 这 一 事 实 是 巧 合 呢? 实 际 的 死 亡 人 数 不 是 克 莱 恩 或 者 任 何 其 他 人 所 能 准 确 估 计 出 来 的 许 多 家 庭 整 个 都 失 踪 了, 根 本 没 有 留 下 人 来 寻 找 他 们 那 些 腐 烂 的 尸 体 被 堆 起 来 统 一 焚 烧 了, 还 有 成 千 上 万 数 不 清 的 尸 体 被 冲 到 了 海 里 在 一 个 对 克 莱 恩 的 报 告 的 公 开 回 复 中, 穆 尔 说 道, 记 录 显 示 从 风 暴 被 发 现 开 始, 你 们 就 都 很 警 觉 而 且 英 勇, 成 千 上 万 的 民 众 因 为 克 莱 恩 的 警 告 而 获 救, 他 表 现 出 了 值 得 每 一 位 气 象 局 的 工 作

150 艾 萨 克 克 莱 恩 : 被 风 暴 带 入 加 尔 维 斯 顿 人 员 骄 傲 和 学 习 的 勇 气 与 忠 诚 无 论 这 场 灾 难 给 克 莱 恩 个 人 带 来 了 怎 样 的 冲 击, 加 尔 维 斯 顿 飓 风 改 变 了 克 莱 恩 的 专 业 目 标 他 以 前 曾 在 业 余 时 间 获 得 了 一 个 医 学 的 学 位, 并 着 力 于 研 究 当 风 暴 到 来 时, 天 气 和 气 候 对 人 类 健 康 的 影 响 事 实 上, 关 于 这 方 面 的 手 稿 曾 丢 失 在 他 的 房 子 的 碎 片 中 了 飓 风 过 后 克 莱 恩 便 放 弃 了 这 些 研 究, 而 投 身 于 研 究 热 带 气 旋 在 很 多 年 以 后 的 回 忆 录 中, 他 写 道 : 因 气 旋 带 来 的 大 风 导 致 的 风 暴 潮 的 破 坏 作 用, 以 及 在 其 他 的 热 带 风 暴 中 因 为 同 样 的 原 因 而 造 成 的 可 怕 的 伤 亡 告 诉 我 : 如 果 有 关 于 这 些 风 暴 潮 的 成 因 的 足 够 知 识, 巨 大 的 生 命 和 财 产 损 失 可 以 在 一 定 程 度 上 被 避 免 他 利 用 很 多 年 的 时 间 进 行 着 这 方 面 的 研 究, 成 为 了 一 个 得 到 国 际 认 可 的 研 究 气 象 学 家 他 变 成 了 一 个 更 加 深 刻 并 且 认 真 的 科 学 家, 甚 至 少 了 许 多 让 人 无 法 忍 受 的 自 负, 即 便 谦 虚 这 个 词 和 他 从 来 都 不 相 干 一 路 走 来, 克 莱 恩 也 受 到 过 与 他 曾 经 对 待 别 人 的 态 度 相 同 的 待 遇 在 气 象 局 的 科 学 家 当 中, 他 的 关 于 飓 风 结 构 构 造 及 其 产 生 的 风 暴 的 新 理 论, 遭 遇 到 了 如 一 堵 墙 般 的 傲 慢 的 反 对 者 克 莱 恩 的 工 作 挑 战 并 推 翻 了 之 前 关 于 热 带 气 旋 的 描 述 他 把 风 暴 分 为 四 部 分 前 后 左 右 并 展 示 了 不 同 的 力 是 如 何 改 变 风 暴 路 径 风 的 强 度 以 及 波 浪 的 传 统 的 描 述 认 为 风 统 一 地 绕 着 风 暴 的 中 心 旋 转, 而 克 莱 恩 则 给 出 了 一 个 在 风 暴 的 不 同 的 部 分 分 布 的 不 同 的 模 型, 并 且, 他 还 介 绍 了 为 什 么 最 强 的 风 出 现 在 风 暴 的 右 后 部, 以 及 这 些 风 是 如 何 推 动 风 暴 前 进 的 最 终, 他 的 工 作 在 气 象 局 的 科 学 家 们 的 反 对 中 被 发 表 了 出 来, 虽 然 他 发 现 没 有 人 发 表 过 正 式 的 科 学 文 章 来 反 驳 他 1926 年, 他 出 版 了 热 带 气 旋 一 书, 这 本 书 后 来 成 为 了 这 个 方 向 重 要 的 教 材 1934 年, 他 出 任 美 国 气 象 协 会 会 长 一 职 在 他 的 书 中, 他 注 意 到 威 廉 费 雷 尔 (William Ferrel)50 年 前 就 已 经 正 确 地 描 述 出 了 气 旋 中 风 不 统 一 的 结 构, 但 是 1885 年 时 没 有 人 注 意 到 这 一 点 克 莱 恩 再 也 没 有 把 和 他 自 己 不 同 的 观 点 说 成 是 可 笑 的 错 觉 费 雷 尔 对 气 旋 的 研 究 作 出 的 伟 大 贡 献 不 被 接 受 的 原 因 在 于 那 些 气 象 科 学 家 和 研 究 人 员 们 的 小 气 的 嫉 妒, 他 写 道 穆 尔 的 政 治 欲 望 最 终 毁 了 他 在 1912 年, 他 因 为 竞 选 农 业 部 长 失 败 的 过 程 中 滥 用 政 府 职 权 而 成 为 调 查 的 重 点 随 后, 他 被 解 雇

151 139 直 到 现 在 的 许 多 年 中, 当 国 家 气 象 局 的 员 工 们 被 认 定 为 全 局 的 榜 样 而 得 到 嘉 奖 时, 他 们 会 被 授 予 克 莱 恩 奖

152 艾 萨 克 克 莱 恩 : 被 风 暴 带 入 加 尔 维 斯 顿

153 Storm Watcher 16 吉 尔 伯 特 沃 克 南 方 涛 动 我 们 人 类 其 实 就 生 活 在 两 种 神 奇 的 流 体 中 : 水 和 空 气, 或 者 说 海 洋 和 大 气 现 代 的 气 候 科 学 很 早 就 发 现 : 深 厚 而 缓 慢 的 海 洋, 和 浅 薄 而 快 速 的 大 气, 从 来 都 是 捆 绑 在 一 起 相 互 依 存 的, 它 们 彼 此 在 边 界 处 混 合, 交 换 能 量, 就 像 两 个 性 格 迥 然 不 同 的 孩 子, 永 远 有 说 不 完 的 悄 悄 话 在 海 - 气 之 间 的 所 有 对 话 中, 有 一 处 仿 佛 是 它 们 在 大 声 激 烈 地 对 彼 此 叫 喊, 这 个 地 方 和 现 象 我 们 现 在 称 为 厄 尔 尼 诺 (El Niño) 科 学 家 们 则 更 常 用 另 外 一 个 词, 厄 尔 尼 诺 与 南 方 涛 动 (El Niño/Southern Oscillation, 简 称 ENSO), 来 准 确 地 描 述 海 - 气 彼 此 间 的 能 量 交 换 每 当 这 种 现 象 发 生 时, 科 学 家 们 认 为 来 自 大 气 的 声 音 南 方 涛 动 可 能 就 是 它 们 之 间 激 烈 对 话 的 开 始 一 切 都 要 追 溯 到 20 世 纪 初 的 印 度 那 时 还 是 英 属 印 度, 首 都 ( 实 际 是 夏 都 ) 是 位 于 喜 马 拉 雅 山 脚 下 的 一 个 名 为 西 姆 拉 (Simla) 的 小 城 西 姆 拉 也 被 称 为 山 城 (Hill Station), 它 恰 好 位 于 印 度 次 大 陆 的 副 热 带 幅 散 带 上 从 阿 南 德 (Annandale, 西 姆 拉 小 城 中 位 于 山 脚 下 的 一 大 块 绿 地 的 名 字 ) 那 修 建 的 无 比 整 齐 的 宽 阔 草 坪 上 看 去, 总 能 看 到 一 幅 静 谧 安 详 的 唯 美 画 面, 这 里 是 总 督 和 他 的 军 界 朋 友 阅 兵 的 场 所, 是 他 用 来 炫 耀 不 列 颠 帝 国 荣 耀 的 地 方 除 了 常 握 在 手 里 的 回 旋 镖 之 外, 他 还 是 一 位 看 起 来 十 分 死 板 的 剑 桥 大 学 的 141

154 吉 尔 伯 特 沃 克 : 南 方 涛 动 老 师 他 清 瘦 而 挺 拔, 具 有 一 种 内 敛 而 权 威 的 风 度 1904 年, 在 他 36 岁 的 时 候, 英 属 印 度 的 总 督 吉 尔 伯 特 沃 克 (Gilbert Walker), 就 站 在 这 片 草 坪 上, 就 职 印 度 观 象 台 的 台 长, 即 整 个 印 度 的 首 席 气 象 学 家 就 在 此 前 不 久, 他 才 刚 刚 从 剑 桥 来 到 印 度, 他 刚 刚 放 下 剑 桥 三 一 学 院 那 保 守 稳 定 的 教 席 他 是 一 名 科 学 家, 也 是 一 名 学 者, 人 们 总 能 在 他 身 上 看 到 这 些 影 子, 唯 独 手 里 的 回 旋 镖, 不 像 他 的 风 格 在 注 重 纪 律 强 调 执 行 命 令 的 古 典 年 代, 作 为 大 英 帝 国 海 外 前 哨 的 长 官, 沃 克 却 是 一 个 勇 于 创 新 不 墨 守 陈 规 的 人 首 先, 他 是 一 名 杰 出 的 数 学 家, 而 且 是 一 名 指 尖 上 的 数 学 家 (A mathematician to his fingertips) 1, 这 是 别 人 这 样 评 价 他 的 其 次, 沃 克 也 是 一 名 水 彩 画 画 家, 还 是 一 名 有 成 就 的 吹 奏 横 笛 的 音 乐 家 除 此 之 外, 他 还 是 一 名 滑 冰 高 手, 从 不 服 输 的 登 山 爱 好 者, 博 物 学 家, 和 喜 欢 猎 鸟 的 猎 人 最 后, 他 也 是 一 个 机 敏 的 辩 论 家, 他 客 户 眼 中 的 好 朋 友, 有 着 无 比 好 脾 气 和 好 性 格 的 男 人 在 他 赴 任 许 多 年 后, 伦 敦 的 泰 晤 士 报 (Times) 曾 想 写 一 篇 文 章, 以 纪 念 他 兴 趣 如 此 广 泛, 言 辞 如 此 清 晰, 性 格 如 此 和 善 而 讲 理, 以 至 于 他 无 论 在 西 姆 拉 社 交 圈 还 是 伦 敦 科 学 界, 都 是 一 个 受 到 广 泛 认 可 的 人 物 另 外, 还 有 一 件 事 也 是 确 定 无 疑 的, 那 就 是 在 他 所 处 的 时 代, 他 还 是 全 欧 洲 和 全 印 度 投 回 旋 镖 投 得 最 好 的 人 也 难 怪, 因 为 阿 南 德 那 片 供 游 行 的 草 坪, 有 足 球 场 那 么 大, 这 是 西 姆 拉 小 城 方 圆 几 英 里 唯 一 的 一 块 平 地, 也 是 最 适 宜 投 回 旋 镖 的 地 方 沃 克 是 第 一 个 定 义 涛 动 (Oscillation) 概 念 的 人 涛 动 的 意 思 是, 太 平 洋 东 侧 的 海 平 面 气 压 与 西 侧 的 海 平 面 气 压, 呈 反 向 振 动 的 模 态 当 一 端 的 气 压 升 高, 另 一 端 就 的 气 压 就 降 低, 就 像 跷 跷 板 一 样 除 了 南 方 涛 动 本 身 所 代 表 的 大 气 质 量 的 大 尺 度 摆 动, 沃 克 还 指 出 它 对 太 平 洋 周 围 甚 至 全 世 界 更 远 地 区 的 温 度 的 季 节 变 化 和 降 水 的 模 态 都 有 影 响 他 所 发 展 的 这 一 伟 大 思 想, 被 记 录 在 一 系 列 名 为 世 界 天 气 (World Weather) 的 重 要 论 文 中, 并 于 年 代 陆 续 出 版 这 一 系 列 文 章, 首 次 指 出 了 年 与 年 之 间 全 球 气 候 的 微 小 变 化, 不 论 范 围 还 是 特 征, 都 与 南 方 涛 动 有 关 受 影 响 的 地 区 和 天 气 要 素 主 要 包 括 : 热 带 太 平 洋 和 印 度 洋 地 区 的 风 和 降 水 ; 西 加 拿 大 的 温 度 ; 东 南 美 国 的 温 度 ; 和 东 南 非 洲 的 温 度 通 过 数 据 分 析, 沃 克 甚 至 探 讨 了 长 期 天 气 预 报 的 可 能 性, 或 者 如 他 所 说 的 季 节 先 兆 预 报 (Seasonal 1 指 在 生 活 中 随 时 随 地 都 离 不 开 数 学 使 用 数 学 热 爱 数 学 的 人

155 143 foreshadowing) 今 天 的 短 期 气 候 预 测, 一 般 也 称 作 季 节 预 报 (Seasonal forecasting), 都 是 从 对 南 方 涛 动 的 研 究 和 这 一 系 列 论 文 开 始 的 然 而, 当 时 的 科 学 还 没 有 准 备 好 去 研 究 全 世 界 天 气 的 问 题, 因 此 人 们 真 正 认 识 并 理 解 沃 克 的 科 学 成 就, 已 是 很 多 年 以 后 的 事 1904 年 时, 沃 克 其 实 并 不 是 在 印 度 开 始 发 展 气 象 服 务 的 最 好 人 选 他 本 人 在 伦 敦 和 剑 桥 的 学 术 圈 里, 是 因 其 在 数 学 方 面 所 表 现 出 的 卓 越 才 华 和 很 高 的 学 术 造 诣 而 被 人 认 识 的 但 实 际 上, 更 准 确 地 说, 他 的 主 攻 领 域 其 实 是 数 学 物 理 他 最 重 要 的 工 作, 如 果 不 算 他 在 业 余 时 间 所 研 究 的 回 旋 镖 动 力 学 的 话, 都 是 关 于 电 磁 学 的 数 学 理 论 的 他 著 名 的 一 篇 文 章 交 流 电 的 斥 力 和 旋 转 (Repulsion and Rotation Produced by Alternating Electric Currents) 曾 在 1891 年 受 到 英 国 皇 家 学 会 的 重 视 当 然, 更 有 趣 的 事 是, 沃 克 于 1897 年 写 成 的 关 于 回 旋 镖 动 力 学 的 专 著, 也 被 广 泛 认 为 是 十 分 精 彩 的 原 创 性 工 作, 且 数 学 上 有 巨 大 的 创 新 意 义 可 见, 沃 克 在 John Eliot 爵 士 于 1903 年 回 到 英 国 之 前, 可 以 说 几 乎 从 未 接 触 过 有 关 气 象 学 的 一 个 字! 而 约 翰 艾 略 特 (John Eliot) 爵 士 当 时 回 国 的 目 的, 恰 恰 就 是 要 寻 找 一 位 继 任 者, 作 为 印 度 政 府 的 首 席 气 象 学 家, 和 印 度 观 象 台 的 台 长 可 当 时 的 沃 克, 却 没 有 任 何 行 政 管 理 方 面 的 经 验, 也 从 未 在 剑 桥 三 一 学 院 接 受 过 这 方 面 的 训 练 当 时 的 印 度 急 需 气 象 服 务, 但 很 大 程 度 上 这 已 超 出 了 欧 洲 气 象 服 务 的 范 畴 印 度 曾 经 在 1877 年 和 1899 年 两 度 发 生 大 饥 馑, 季 风 几 乎 失 效, 结 果 大 面 积 干 旱, 几 百 万 人 死 亡 因 此, 印 度 次 大 陆 非 常 需 要 增 进 对 季 风 性 降 水 的 理 解, 这 严 重 影 响 了 印 度 的 农 业 和 人 民 的 生 命 财 产 安 全 正 是 出 于 这 一 需 要, 艾 略 特 爵 士 曾 拔 苗 助 长 式 地, 强 力 推 进 了 季 风 预 报 多 年 以 后 一 位 英 国 气 象 学 家 查 尔 斯 诺 曼 德 (Charles Normand) 爵 士 曾 这 样 写 道 : 令 人 遗 憾 的 是, 尽 管 季 风 预 报 计 划 在 艾 略 特 的 引 领 下 变 得 越 来 越 雄 心 勃 勃 和 充 满 希 望, 但 他 们 却 只 有 很 微 薄 的 经 费 支 撑 那 些 预 报 通 常 要 写 30 页 纸 以 上, 事 无 巨 细, 但 却 常 常 报 得 完 全 错 误 诺 曼 德 爵 士 还 提 及 : 连 报 纸 上 对 这 些 预 报 的 评 论, 都 开 始 变 得 无 比 尖 刻 毫 不 留 情 因 此, 这 个 印 度 观 象 台 台 长 的 位 置 绝 不 好 当, 绝 非 一 个 有 名 望 的 普 通 学 者 可 以 胜 任 在 本 世 纪 ( 指 20 世 纪 ) 初 的 欧 洲, 天 气 预 报 在 科 学 上 是 否 有 价 值 还 仍 是 有 争 议 的, 因 此, 对 季 风 及 季 风 对 世 界 范 围 内 的 影 响 做 长 期 预 报 的 想 法, 必 须 突 破 当 时 主 流 学 者 的 禁 锢 才 行 当 时 的 英 国 气 象 局 (British

156 吉 尔 伯 特 沃 克 : 南 方 涛 动 图 16.1: 吉 尔 伯 特 沃 克 的 肖 像 照 片

157 145 weather service), 也 才 刚 刚 从 1860 年 代 罗 伯 特 费 茨 罗 伊 (Robert FitzRoy) 的 失 败 中 恢 复, 开 始 正 常 地 发 布 每 日 天 气 预 报 正 如 印 度 评 论 界 所 攻 击 的 那 样, 印 度 政 府 应 把 艾 略 特 爵 士 的 最 后 一 次 季 风 预 报 当 成 绝 密 的 政 府 文 档, 不 宜 公 开 发 布 事 实 上, 当 艾 略 特 爵 士 声 称, 他 的 继 任 者 需 要 更 多 的 科 学 家 支 持 的 时 候, 印 度 殖 民 政 府 却 否 决 了 他 的 提 案 在 英 国 剑 桥, 印 度 气 象 服 务 的 新 领 军 人 物 最 终 加 冕 到 玩 回 旋 镖 的 沃 克 头 上, 因 为 他 总 是 显 得 与 传 统 意 义 上 的 剑 桥 风 范 格 格 不 入 如 果 让 沃 克 有 机 会 抱 怨 一 下 三 一 学 院 的 话, 他 肯 定 会 抱 怨 那 里 的 生 活 缺 少 挑 战 同 时 期 的 数 学 家 杰 弗 里 泰 勒 (Geoffrey Taylor) 这 样 说 道 : 沃 克 常 常 提 起, 那 时 在 剑 桥 想 找 点 事 情 做 以 便 使 数 学 有 用 武 之 地 都 是 很 难 的, 因 为 他 们 从 不 参 与 任 何 具 体 的 实 验 室 工 作 他 对 数 学 的 基 本 态 度 和 看 法, 可 以 用 约 翰 霍 普 金 森 (John Hopkinson) 给 他 的 一 句 话 概 括 : 数 学 要 成 为 好 的 工 具, 而 不 要 成 为 坏 的 大 师 值 得 庆 幸 的 是, 艾 略 特 这 位 剑 桥 的 老 前 辈 留 给 沃 克 的 机 会, 正 是 沃 克 期 待 已 久 的 事 业 这 是 一 个 令 人 惊 讶 但 却 是 非 常 明 智 的 决 定, 沃 克 的 同 事 这 样 评 价 艾 略 特 选 择 了 一 位 精 力 充 沛 机 敏 好 学 的 继 任 者 且 后 来 的 事 实 证 明, 沃 克 有 能 力 与 所 有 同 事 融 洽 相 处, 不 论 是 英 国 的 还 是 印 度 的 印 度 气 象 科 学 的 建 立, 特 别 是 季 风 预 报, 都 需 要 从 零 做 起 在 1880 年 代 后 期, 印 度 饥 荒 委 员 会 (the Indian Famine Commission) 曾 问 过 殖 民 地 首 任 气 象 官 员 亨 利 布 兰 弗 德 (Henry Blanford), 每 年 6 月 至 9 月 灌 溉 整 个 印 度 的 季 风 降 水, 从 科 学 上 是 否 真 的 可 以 预 报? 当 时 布 兰 弗 德 认 为 印 度 降 水 主 要 受 制 于 一 些 局 地 因 素, 比 如 喜 马 拉 雅 山 积 雪 量 中 亚 和 青 藏 高 原 地 区 的 夏 热 / 冬 冷 状 况 以 及 波 斯 2 地 区 的 风 暴 等 因 此, 布 兰 弗 德 当 时 的 季 风 预 报 并 不 成 功 实 际 上, 在 后 来 的 艾 略 特 爵 士 的 领 导 下, 季 风 预 报 其 实 变 得 甚 至 更 差 艾 略 特 似 乎 总 想 通 过 把 报 告 写 的 又 臭 又 长 来 掩 盖 他 科 学 上 的 欠 缺, 沃 克 将 之 评 价 为 武 断 而 傲 慢 的 表 达 法 玩 回 旋 镖 的 沃 克, 并 没 有 将 这 种 武 断 而 傲 慢 的 表 达 习 惯 带 到 印 度, 他 只 带 了 一 个 回 旋 镖 一 个 开 放 的 心 灵 和 一 套 全 新 的 方 法 如 果 布 兰 弗 德 所 倡 导 的 局 地 因 子 事 实 上 几 乎 并 不 影 响 季 风 的 变 化, 那 么 答 案 只 能 存 在 于 2 现 在 伊 朗 等 地,1900 年 前 后 为 波 斯 帝 国

158 吉 尔 伯 特 沃 克 : 南 方 涛 动 非 局 地 的 远 方 正 是 由 于 初 涉 一 个 全 新 的 领 域, 沃 克 能 够 毫 无 城 府 地 考 虑 所 有 的 可 能 性, 这 其 中 很 多 想 法 在 传 统 的 气 象 学 者 眼 中 都 是 根 本 行 不 通 的 沃 克 甚 至 并 不 想 从 本 质 上 理 解 季 风 的 原 因, 他 只 想 找 到 一 种 方 法, 能 被 用 来 打 磨 出 更 准 确 的 季 风 预 报 他 想 在 全 世 界 范 围 内 寻 找 任 何 与 印 度 季 风 相 联 系 的 信 号, 不 论 物 理 机 制 是 什 么 他 想 把 调 查 网 撒 得 越 远 越 好, 最 好 能 找 遍 世 界 上 所 有 的 气 象 记 录 才 好! 当 时, 沃 克 总 共 搜 集 到 了 全 球 范 围 内, 将 近 40 年 长 度 的 气 压 温 度 和 降 水 记 录 不 仅 如 此, 它 还 搜 集 了 很 多 传 统 气 象 记 录 以 外 的 变 量, 这 些 五 花 八 门 的 时 间 序 列 包 括 : 河 水 的 洪 泛 期 山 顶 的 雪 盖 深 度 湖 泊 水 位 和 太 阳 黑 子 等, 他 只 想 更 多 地 了 解 与 印 度 季 风 有 关 的 因 果 对 应 关 系 沃 克 的 分 析 方 法, 虽 然 在 气 象 科 学 上 是 异 常 罕 见 的, 但 恰 恰 是 应 用 到 了 他 作 为 数 学 家 的 长 项 首 先, 气 象 资 料 都 被 数 字 化, 然 后 他 对 季 风 线 索 的 寻 找, 就 变 成 了 一 道 庞 大 的 对 这 些 数 字 的 统 计 学 问 题 每 一 个 气 象 记 录 都 被 平 均 到 一 年 的 四 季 中, 这 样 任 何 一 个 台 站 的 任 何 一 个 变 量 一 年 只 有 4 个 数 根 据 伦 敦 泰 晤 士 报 上 的 一 份 讣 告 的 记 载 : 早 期 曾 去 过 沃 克 在 西 姆 拉 的 办 公 室 的 一 名 访 客, 亲 眼 见 证 了 那 些 一 行 行 密 密 麻 麻 的 小 格 子 中 记 录 了 各 种 各 样 的 奇 妙 的 偶 然 每 当 沃 克 发 现 两 个 现 象 在 几 年 时 间 里 变 化 一 致 时, 就 把 它 们 一 并 放 到 一 个 小 格 子 中, 最 终 这 些 小 格 子 构 成 一 个 表 格, 哪 怕 他 并 不 知 道 小 格 子 中 有 什 么 实 质 性 的 联 系 沃 克 在 这 里 引 入 了 一 种 统 计 分 析 方 法, 即 现 在 被 人 们 所 熟 知 的 相 关 系 数 的 方 法, 它 可 以 用 一 个 数 字 来 表 征 两 个 变 量 的 相 似 程 度, 而 且 是 绝 对 客 观 的 度 量 如 果 两 个 变 量 的 变 化 一 模 一 样, 则 它 们 的 相 关 系 数 为 1.0; 若 两 变 量 变 化 彻 底 无 关, 则 相 关 系 数 为 零 ; 如 果 两 个 变 量 的 变 化 完 全 相 反, 则 相 关 系 数 是 -1.0 沃 克 和 他 的 助 手 们, 编 制 了 海 量 的 表 格, 以 记 录 各 种 同 期 和 滞 后 的 相 关 系 数 这 是 一 项 无 比 枯 燥 和 艰 难 的 工 作, 为 此 沃 克 动 用 了 大 量 的 助 手, 总 共 进 行 了 数 百 小 时 的 计 算 在 一 般 的 数 学 家 眼 中, 这 种 研 究 方 法 是 多 么 的 愚 蠢 但 沃 克 十 分 清 楚 他 在 做 什 么 在 整 个 计 算 分 析 过 程 中, 当 遇 到 具 体 的 问 题 而 没 有 现 成 的 方 法 时, 沃 克 总 是 选 择 发 明 一 种 新 方 法 以 克 服 困 难 沃 克 的 工 作 从 统 计 学 角 度 来 看 是 很 有 创 意 的, 位 于 科 罗 拉 多 州 博 尔 德 市 的 美 国 国 家 大 气 科 学 研 究 中 心 的 数 学 家 兼 高 级 科 学 家 理 查 德 卡 茨

159 147 (Richard Katz) 说, 在 沃 克 推 进 他 的 研 究 的 年 代, 各 种 时 间 序 列 分 析 和 哪 怕 今 天 看 来 很 简 单 的 回 归 分 析, 都 仍 在 发 展 中 对 今 天 的 统 计 学 家 而 言, 沃 克 的 名 字 常 常 和 所 谓 的 尤 里 - 沃 克 递 归 关 系 (Yule-Walker recursion) 相 联 系, 这 是 在 时 间 序 列 分 析 中 用 来 提 取 周 期 的 一 套 方 程 组 ; 对 今 天 的 气 象 学 家 而 言, 沃 克 的 名 字 则 与 南 方 涛 动 相 联 系 没 有 人 意 识 到, 这 两 个 沃 克, 就 是 同 一 个 人, 卡 茨 说, 而 且 这 两 个 理 论 都 源 于 同 一 项 研 究 的 成 果 沃 克 于 1928 年 在 给 英 国 皇 家 气 象 学 会 的 报 告 中 写 道 : 主 要 的 结 论 是 : 全 球 有 三 个 大 的 气 压 摇 摆 振 荡 中 心, 即 涛 动 中 心 :(1) 北 大 西 洋 涛 动, 以 亚 速 尔 群 岛 (Azores) 或 维 也 纳 群 岛 (Vienna) 为 一 极, 以 冰 岛 或 格 陵 兰 岛 为 另 一 极 ;(2) 北 太 平 洋 涛 动, 以 副 热 带 高 压 带 为 一 极, 以 冬 季 阿 留 申 群 岛 为 另 一 极 ; (3) 南 方 涛 动, 以 南 太 平 洋 为 一 极, 以 印 度 洋 附 近 陆 地 为 另 一 极 这 三 大 涛 动 的 命 名 略 有 遗 憾, 北 大 西 洋 涛 动 和 北 太 平 洋 涛 动, 在 名 字 中 准 确 地 指 出 了 其 影 响 的 范 围 ; 而 南 方 涛 动 却 没 能 在 名 字 中 点 明 日 后 被 证 明 所 具 有 的 无 比 深 远 的 气 候 意 义, 也 没 能 指 出 其 在 全 球 巨 大 的 影 响 范 围 沃 克 本 人 并 非 没 有 意 识 到 这 一 点 南 方 涛 动 比 另 两 个 涛 动 的 影 响 范 围 更 大, 他 说, 但 它 的 气 候 效 应 却 传 播 的 很 慢, 至 少 需 要 6 个 月 或 更 长 的 时 间, 才 可 能 传 到 地 球 的 另 一 边 3 他 还 说, 这 是 季 风 预 报 的 关 键, 也 是 其 它 季 节 性 预 报 的 关 键 太 平 洋 和 南 美 附 近 的 高 压, 对 应 着 印 度 洋 岛 屿 的 低 压, 伴 随 着 热 带 地 区 和 北 美 中 部 的 温 度 偏 低, 以 及 印 度 爪 洼 岛 澳 大 利 亚 的 多 雨 和 尼 罗 河 地 区 的 洪 涝, 但 智 利 降 水 偏 少 夏 威 夷 的 降 水 也 受 此 现 象 影 响, 加 拿 大 西 部 的 冬 季 温 度 也 是 一 样 沃 克 已 经 得 到 了 他 一 直 寻 找 的 东 西 : 用 于 预 报 印 度 季 风 降 水 的 客 观 基 础 他 说 : 通 过 统 计 方 法 对 数 据 的 分 析, 我 们 看 到 了 世 界 范 围 内 不 同 地 区 间 季 节 性 的 联 系, 有 时 它 们 彼 此 是 同 时 发 生 的, 有 时 前 后 相 差 三 个 月 或 更 久 在 后 一 种 情 况 中, 如 果 某 地 出 现 了 前 兆 信 号, 我 们 就 能 预 报 出 另 一 个 地 方 会 发 生 什 么 沃 克 的 研 究 成 了 后 人 的 榜 样, 之 后 年 轻 的 气 象 学 家 们 纷 纷 为 理 解 全 球 尺 度 的 天 气 和 气 候 现 象 而 努 力 很 显 然, 这 代 表 了 科 学 上 一 个 新 的 方 向 可 是, 沃 克 的 方 法 在 当 时 却 招 致 伦 敦 的 权 威 气 象 学 者 的 质 疑 也 许 这 个 来 自 3 指 北 半 球, 印 度 位 于 北 半 球

160 吉 尔 伯 特 沃 克 : 南 方 涛 动 剑 桥 的 数 学 家 从 未 做 过 气 象 外 场 观 测, 但 从 传 统 的 气 象 学 者 的 角 度 看 来, 沃 克 的 工 作 和 记 录 观 测 数 据 一 样 枯 燥 乏 味 而 且 他 的 统 计 分 析 几 乎 完 全 掩 盖 了 现 象 背 后 的 动 力 理 论, 甚 至 违 背 了 科 学 上 经 久 不 衰 的 标 准 流 程, 即 假 设 - 观 点 - 求 证 的 研 究 范 式 沃 克 从 原 始 数 据 中 计 算 出 了 各 种 统 计 量, 以 这 些 漫 无 边 际 的 统 计 关 系 为 基 础, 对 长 期 天 气 预 报 的 可 能 性 做 出 了 武 断 的 结 论 他 自 己 也 不 能 解 释 这 些 关 系, 更 不 能 给 出 理 论 因 此 沃 克 的 方 法 被 称 为 是 彻 底 的 纯 经 验 性 的 (Empirical) 方 法, 在 那 个 时 候, 这 个 词 是 科 学 家 口 中 贬 低 他 人 工 作 的 最 凶 狠 的 武 器 没 有 任 何 已 有 的 知 识 可 用 于 解 释 这 种 两 个 变 量 空 间 遥 远 时 间 相 隔 的 关 系, 诺 曼 德 爵 士 说 道, 沃 克 曾 想 为 这 种 全 球 范 围 内 的 天 气 关 系 寻 找 一 种 合 理 的 物 理 解 释, 他 将 其 归 因 于 太 阳 黑 子 南 大 西 洋 海 冰 等 原 因, 但 这 些 探 索 都 无 法 形 成 结 论, 因 为 它 们 之 间 的 相 关 系 数 并 不 高 英 国 气 象 学 家 威 廉 戴 恩 斯 (William Dines) 说 过 : 除 非 极 高 的 相 关 关 系, 否 则 任 何 只 依 赖 相 关 系 数 做 出 的 预 报, 连 瞎 猜 都 不 如 在 伦 敦, 传 统 的 人 们 开 始 用 相 关 系 数 作 为 指 引, 寻 找 其 背 后 可 靠 的 理 论 在 印 度, 由 于 沃 克 本 就 不 是 一 个 理 论 家, 他 不 准 备 再 奢 侈 地 等 待 理 论 了 就 像 诺 曼 德 后 来 所 言, 如 果 等 到 理 论 基 础 成 熟 了 再 行 动, 那 推 进 季 节 预 报 的 所 有 尝 试 都 会 被 耽 搁 在 那 种 情 况 下, 沃 克 坦 率 地 选 择 了 直 接 使 用 经 验 的 方 法 他 甚 至 争 辩 道, 真 正 的 物 理 关 系 是 可 以 用 严 格 的 统 计 方 法 发 现 的, 缺 乏 物 理 解 释 也 不 应 阻 止 人 们 使 用 经 验 结 论 ; 而 且 如 果 发 现 越 多 的 经 验, 就 越 有 可 能 触 及 物 理 本 身, 并 最 终 形 成 理 论 基 础 今 天 看 来, 他 真 是 一 语 中 的 讽 刺 的 是, 事 实 证 明 南 方 涛 动 与 印 度 夏 季 风 的 关 系, 比 其 它 季 节 的 关 系 都 要 弱 随 着 时 间 推 移, 他 的 季 风 预 报 也 变 得 越 来 越 不 可 靠, 部 分 原 因 是 因 为 印 度 气 候 发 生 了 系 统 性 变 迁 一 个 世 纪 后 的 今 天, 这 仍 是 一 个 困 扰 气 候 学 家 的 难 题 年, 在 英 国 皇 家 学 会 的 发 言 中, 诺 曼 德 提 及 沃 克 的 南 方 涛 动 在 影 响 印 度 的 季 风 降 水 中, 其 实 只 起 了 一 小 部 分 作 用 : 4 在 年 代, 印 度 季 风 与 ENSO 的 关 系 似 乎 脱 钩, 两 者 的 变 率 都 很 弱

161 149 不 幸 的 是, 对 印 度 而 言, 不 幸 的 是,6 月 -8 月 的 南 方 涛 动 与 之 后 的 很 多 现 象 相 关, 但 与 其 之 前 的 事 件 却 关 系 很 弱 在 我 看 来, 沃 克 的 结 果 中 最 重 要 的 结 论, 是 他 发 现 了 南 方 涛 动 对 其 后 事 件 的 影 响, 特 别 是 6-8 月 南 方 涛 动 指 数, 与 其 后 冬 季 的 南 方 涛 动 指 数 存 在 0.8 的 正 相 关, 而 与 其 前 冬 的 南 方 涛 动 指 数 却 只 有 -0.2 的 相 关 记 住 这 一 点, 印 度 季 风 降 水 也 是 与 其 后 的 气 候 异 常 相 关 更 强, 而 与 其 前 的 关 系 很 弱 因 此, 印 度 季 风 在 世 界 天 气 系 统 中 是 一 个 主 动 而 非 被 动 的 角 色, 用 它 做 预 报 工 具 去 预 报 别 人, 比 去 预 报 它 本 身, 要 来 的 有 意 义 的 多 诺 曼 德 不 无 玩 笑 地 说 : 总 的 来 说, 沃 克 的 世 界 天 气 大 调 查, 最 终 为 预 报 世 界 其 它 地 区 的 天 气 带 来 了 希 望, 唯 独 不 包 括 印 度 本 身 但 我 们 不 得 不 承 认, 沃 克 是 当 时 仅 有 的 几 名 思 考 过 全 球 天 气 预 报 的 学 者 之 一, 并 且 他 缺 少 足 够 的 数 据 究 竟 表 面 气 压 的 跷 跷 板 现 象 意 味 着 中 - 高 层 大 气 中 发 生 了 什 么? 与 之 匹 配 的 海 洋 中 又 发 生 了 什 么? 正 是 由 于 缺 乏 一 些 最 基 本 的 信 息, 比 如 缺 少 上 层 大 气 的 探 空 数 据, 也 缺 少 地 跨 两 个 半 球 的 广 阔 的 太 平 洋 海 表 温 度 的 资 料, 沃 克 最 终 无 法 探 究 世 界 天 气 背 后 更 深 一 步 的 理 论, 即 使 他 已 经 几 乎 触 到 了 这 些 问 题 的 门 径 在 1918 年, 沃 克 曾 这 样 写 道 : 我 多 么 希 望, 我 们 可 以 逐 渐 发 现 这 些 现 象 得 以 维 持 的 背 后 的 机 制, 并 为 更 广 阔 的 世 界 做 长 期 预 报 尽 管 有 如 此 辉 煌 的 成 就, 沃 克 仍 没 能 看 到 他 对 气 候 科 学 的 巨 大 贡 献 被 人 们 广 为 接 受 的 那 一 天 由 于 他 在 印 度 的 出 色 服 务, 他 在 1924 年 退 休 时 被 授 予 贵 族 爵 位 沃 克 从 此 成 为 了 沃 克 爵 士 他 退 休 后 去 往 伦 敦, 在 帝 国 理 工 学 院 讲 授 气 象 学, 并 因 此 声 誉 卓 著 他 还 成 为 皇 家 学 院 的 会 员, 并 出 任 皇 家 气 象 学 会 的 主 席 尽 管 还 有 其 它 学 术 荣 誉 随 之 而 来, 但 他 一 生 中 最 突 出 的 科 学 成 就 皆 出 于 此 沃 克 于 1958 年 11 月 4 日 去 世, 其 时 他 刚 刚 度 过 90 岁 生 日 四 个 月 1959 年, 他 的 讣 告 中 有 这 样 的 描 述 : 沃 克 是 一 名 写 了 一 系 列 世 界 天 气 重 要 论 文 的 气 象 学 家, 他 的 愿 望 并 不 仅 仅 是 挖 掘 出 对 于 预 报 有 意 义 的 统 计 关 系, 而 是 探 索 出 足 够 多 的 气 候 系 统 中 的 相 关 关 系, 以 促 进 世 界 天 气 理 论 的 形 成 为 此, 他 从 未 停 止 脚 步 气 候 科 学 在 几 年 之 后 便 走 向 了 其 它 方 向 尽 管 南 方 涛 动 被 很 多 观 测

162 吉 尔 伯 特 沃 克 : 南 方 涛 动 证 据 所 支 持, 但 它 们 仍 被 视 为 一 个 奇 妙 的 从 统 计 上 发 现 的 没 人 能 解 释 的 一 系 列 巧 合 而 已 : 这 里 多 雨 ; 那 里 就 气 压 下 降 ; 温 度 以 某 种 未 知 的 节 奏 上 升 或 下 降 ; 亦 或 什 么 都 不 发 生 直 到 几 十 年 之 后, 才 有 一 名 卓 越 的 理 论 气 象 学 家 把 这 一 切 整 合 起 来 在 1960 年 代, 挪 威 人 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 (Jacob Bjerknes) 将 海 洋 中 的 新 发 现 与 沃 克 所 发 现 的 大 气 中 的 涛 动 现 象 联 系 起 来, 最 终 指 明 了 厄 尔 尼 诺 与 南 方 涛 动 (ENSO) 在 全 球 范 围 内 的 物 理 意 义 最 后, 让 我 们 再 回 头 看 看 南 方 涛 动 和 沃 克 爵 士 在 西 姆 拉 所 率 先 使 用 的 统 计 方 法 这 一 切, 难 道 不 正 像 一 枚 回 旋 镖, 在 天 空 中 划 过 一 道 长 长 的 美 丽 弧 线? 今 天, 当 科 学 家 们 在 新 领 域 开 疆 扩 土 时, 常 常 再 次 意 识 到 沃 克 对 他 们 的 启 示 南 方 涛 动 指 数, 已 成 为 现 代 气 候 学 中 的 一 个 标 准 工 具, 是 季 节 预 报 中 的 关 键 指 标 沃 克 所 定 义 的 那 些 反 向 关 系, 在 20 世 纪 早 期, 曾 显 得 多 么 得 不 清 晰 多 么 讳 莫 如 深, 但 它 们 经 受 住 了 时 间 的 考 验 今 天 的 科 学 家 们 已 经 用 新 的 认 知 重 新 将 其 定 义 为 遥 相 关 (Teleconnections) 的 概 念, 这 样 南 方 涛 动 又 重 新 与 世 界 范 围 内 的 诸 多 天 气 现 象 联 系 了 起 来 在 沃 克 爵 士 的 时 代, 厄 尔 尼 诺 (El Niño) 还 只 是 秘 鲁 渔 民 对 局 地 小 范 围 内 奇 异 的 海 洋 现 象 的 称 呼, 其 发 生 时 沿 岸 海 流 会 发 生 季 节 性 反 转, 凤 尾 鱼 会 游 走, 几 个 月 都 不 回 来 多 年 以 后, 这 种 现 象 有 了 更 大 范 围 内 的 意 义, 即 把 厄 尔 尼 诺 与 南 方 涛 动 联 系 了 起 来 直 到 下 一 个 世 纪 的 初 期 ( 指 21 世 纪 初 ), 当 美 国 气 候 预 测 中 心 主 任 安 茨 利 特 玛 (Ants Leetmaa) 博 士 重 新 计 算 了 厄 尔 尼 诺 和 南 方 涛 动 的 相 似 度 后, 所 有 人 都 深 深 理 解 并 感 激 他 的 措 辞 : 它 们 相 关 达 到 0.995, 这 意 味 着 它 们 本 就 是 同 一 现 象 的 两 面 而 已

163 Storm Watcher 17 雷 罗 伊 梅 森 格 尔 赴 死 的 勇 气 悬 在 空 中 有 一 种 别 样 的 魅 力, 特 别 是 当 一 个 人 不 知 道 他 的 位 置, 也 不 知 道 他 的 速 度 的 时 候, 美 国 陆 军 通 讯 兵 雷 罗 伊 梅 森 格 尔 (C. LeRoy Meisinger) 中 尉 在 气 象 局 每 月 天 气 回 顾 的 报 告 中 这 样 说 一 个 月 之 前 的 1919 年 3 月 14 日, 他 乘 坐 热 气 球 从 内 布 拉 斯 加 州 的 奥 马 哈 升 空 梅 森 格 尔 是 一 个 非 常 有 才 华 的 作 者, 这 一 事 实 在 一 份 政 府 科 学 杂 志 中 都 有 记 录 随 着 太 阳 升 起, 我 们 得 以 目 睹 那 些 没 有 到 过 上 层 大 气 的 人 们 无 法 想 象 的 美 景, 热 气 球 的 下 方 是 壮 观 如 波 涛 汹 涌 的 云 海 像 绒 毛 般 柔 软 如 珠 贝 般 精 致, 在 我 们 的 头 顶 上, 飘 着 一 层 乳 白 色 的 积 云, 太 阳 一 升 起, 霎 时 变 得 五 光 十 色 作 为 一 个 具 有 非 同 一 般 艺 术 性 和 创 造 性 的 年 轻 人, 梅 森 格 尔 深 深 地 着 迷 于 他 的 事 业, 他 向 高 层 大 气 的 探 索 是 一 项 非 凡 而 且 紧 迫 的 任 务 这 个 旅 行 带 给 我 们 的 不 仅 是 心 情 的 激 动, 更 让 我 们 能 实 际 进 入 并 融 合 到 一 个 强 气 旋 的 劲 风 中 在 第 一 次 世 界 大 战 阴 霾 的 笼 罩 下, 老 的 关 于 征 服 天 空 的 梦 想 已 经 变 得 现 实 了 许 多 自 从 1 月 份 停 战 协 定 签 订 以 来, 民 用 航 空 的 想 法 开 始 在 欧 洲 和 美 国 传 播 开 来 不 久 后, 广 阔 的 天 空 中 就 会 充 满 各 种 各 样 的 飞 行 器 : 热 气 球 飞 艇 和 飞 机 将 根 据 它 们 的 特 点 各 显 神 通 一 个 无 限 扩 张 的 广 阔 世 界 正 151

164 雷 罗 伊 梅 森 格 尔 : 赴 死 的 勇 气 在 到 来 知 名 探 险 家 们 的 长 途 热 气 球 比 赛 已 经 成 为 主 要 的 国 内 国 际 体 育 赛 事 巨 大 而 精 致 的 飞 艇 以 及 轰 鸣 着 的 小 飞 机 在 大 城 市 中 逐 渐 变 得 常 见 起 来 从 第 一 次 世 界 大 战 的 新 武 器 看, 新 的 和 平 会 遍 布 世 界 : 所 有 的 国 家 不 久 就 都 会 加 入 到 一 个 联 合 的 航 空 运 输 系 统 中, 这 个 系 统 的 广 度 使 世 界 变 得 更 小, 它 的 速 度 使 世 界 变 得 更 快 人 们 仍 然 需 要 考 虑 的 问 题 是 让 这 些 飞 行 器 更 加 安 全, 让 它 们 的 系 统 更 加 可 靠 世 界 各 地 的 投 资 者 们 都 信 任 创 造 出 这 些 神 奇 机 械 的 工 程 师 们 的 智 慧, 他 们 相 信 这 样 的 改 进 都 只 是 时 间 的 问 题 除 了 工 程 上 的 挑 战 之 外, 民 用 航 空 所 设 想 的 高 质 量 科 学 气 象 服 务 也 还 没 有 实 现 从 本 质 上 紧 握 地 球 表 面 大 气 的 天 气 科 学, 作 为 这 个 工 程 的 重 要 短 板, 开 始 受 到 关 注 作 为 一 个 拥 有 执 照 的 热 气 球 飞 行 员 和 气 象 学 学 生, 梅 森 格 尔 敏 锐 地 发 现 了 存 在 于 热 气 球 飞 艇 和 飞 机 的 飞 行 员 们 中 的 具 体 需 要 和 人 们 能 够 提 供 给 他 们 的 天 气 预 报 服 务 之 间 的 差 距 作 为 一 个 既 是 服 务 又 是 科 学 的 学 科, 气 象 学 需 要 在 一 个 全 新 的 领 域 得 到 提 升 事 实 上, 美 国 气 象 局 中 根 本 没 有 人 像 23 岁 的 梅 森 格 尔 那 样 渴 望 填 补 这 一 由 飞 行 器 的 蓬 勃 发 展 带 来 的 科 学 空 白 梅 森 格 尔 1895 年 出 生 于 内 布 拉 斯 加 州 的 普 拉 茨 茅 斯, 他 成 长 的 大 部 分 时 间 则 是 在 林 肯 市 度 过 的 他 1917 年 毕 业 于 内 布 拉 斯 加 大 学, 取 得 天 文 学 学 位 他 是 一 个 非 常 聪 明 工 作 努 力, 生 活 严 谨 的 典 型 中 西 部 地 区 孩 子 除 了 科 学 外, 他 在 大 学 的 兴 趣 分 布 在 音 乐 艺 术 和 文 学 方 面, 虽 然 没 有 达 到 能 够 加 入 内 布 拉 斯 加 人 都 热 衷 的 互 助 会 的 程 度, 但 是 也 非 常 出 色 人 们 都 说 他 非 常 友 好, 他 确 实 也 非 常 积 极 ; 但 是 他 比 周 围 的 大 部 分 学 生 都 严 谨 他 曾 为 一 个 戏 剧 学 会 作 曲 并 在 军 乐 团 中 演 奏 法 国 号 他 曾 经 在 担 任 年 鉴 艺 术 家 的 同 时, 还 在 大 学 的 后 备 军 官 训 练 团 当 少 尉 1917 年 4 月 美 国 加 入 第 一 次 世 界 大 战 梅 森 格 尔 5 月 份 毕 业 并 在 6 月 份 参 军 他 首 先 被 安 排 在 第 134 步 兵 乐 团 演 奏 法 国 号, 但 是 在 接 下 来 的 4 月 他 转 到 了 新 的 气 象 服 务 通 讯 兵 团 他 被 送 去 参 加 德 州 农 业 与 机 械 大 学 的 三 个 月 特 别 气 象 训 练 课 程, 在 那 里, 他 迅 速 在 班 上 的 300 名 学 生 中 脱 颖 而 出 军 事 机 构 把 每 一 个 军 人 都 变 成 了 流 氓, 但 是 他 却 是 个 例 外, 伊 凡 坦 尼 希 尔 (Ivan Ray Tannehill) 他 的 一 位 同 学 写 道 查 尔 斯 布 鲁 克 斯 (Charles F. Brooks), 一 位 研 究 与 高 层 大 气 有 关 问 题 ( 梅 森 格 尔 曾 非 常 感 兴 趣 的 问 题 ) 的 气 象 局 老 职 员 在 谈 论 他 时 说 道, 就 像 大 部 分 他 那 类 人 一 样, 他

165 153 能 完 成 惊 人 的 工 作 而 没 有 丝 毫 的 焦 虑 和 迷 惑 经 过 训 练, 只 有 四 分 之 一 的 士 兵 得 到 了 任 务, 梅 森 格 尔 被 派 去 负 责 美 军 陆 军 通 讯 兵 团 的 第 37 高 层 大 气 监 测 站, 随 后 他 被 任 命 为 内 布 拉 斯 加 州 奥 马 哈 市 的 气 象 局 主 管 在 这 里, 他 接 受 训 练 并 得 到 了 热 气 球 飞 行 员 的 执 照, 开 始 了 他 对 高 层 大 气 的 探 索 3 月 14 日, 梅 森 格 尔 乘 着 从 奥 马 哈 升 空 的 热 气 球 开 始 了 一 次 典 型 的 科 学 探 险 自 由 热 气 球 飞 行 和 其 所 能 到 达 的 高 层 大 气 的 神 秘 地 带 在 几 十 年 的 时 间 里 都 深 深 吸 引 着 一 些 勇 敢 的 欧 洲 和 美 国 科 学 家 然 而, 热 气 球 作 为 一 个 科 学 仪 器, 其 天 生 地 缺 乏 控 制 性 使 得 它 既 不 适 合 于 许 多 经 过 精 心 设 计 的 天 气 探 究 实 验, 也 不 适 合 于 对 其 携 带 的 仪 器 进 行 调 整 和 操 控 在 浓 雾 中 漂 泊 不 定, 人 们 粗 心 地 没 有 发 现 高 度 计 已 经 在 颠 簸 的 起 飞 时 损 坏 热 气 球 带 着 梅 森 格 尔 和 他 的 队 员 们 飞 行 在 如 风 车 转 动 的 吱 吱 呀 呀 声 中 迫 于 职 业 道 德 的 压 力, 这 位 气 象 学 家 后 来 公 开 承 认 在 浓 雾 中, 他 错 误 地 把 迅 速 接 近 的 雪 堆 当 成 了 一 层 云, 还 在 用 他 的 专 业 知 识 思 考 在 这 么 低 的 高 度 看 到 这 种 云 是 多 么 不 正 常 的 事 情 他 们 差 点 撞 到 地 面, 被 固 定 在 热 气 球 篮 上 的 栏 杆 拦 了 下 来 才 没 掉 下 去, 随 后 他 们 重 新 升 空 但 是 梅 森 格 尔 总 是 倾 向 于 忽 视 自 由 飞 行 热 气 球 的 这 些 缺 点 正 如 他 1919 年 4 月 写 的 一 篇 每 月 天 气 回 顾 的 文 章 中 提 到, 因 为 一 阵 突 然 出 现 似 乎 要 把 热 气 球 吹 到 地 面 的 东 风, 球 体 剧 烈 地 震 动 使 得 篮 子 冲 向 了 地 面, 把 气 压 计 都 弄 坏 了 但 是, 整 个 飞 行 经 历 还 是 非 常 美 妙 的 一 个 月 以 后, 梅 森 格 尔 再 一 次 从 奥 马 哈 起 飞, 完 成 一 项 由 气 象 局 的 气 象 学 专 家 威 廉 姆 汉 弗 莱 (William J. Humphreys) 和 威 利 斯 格 雷 格 (Willis Ray Gregg) 发 起 的 双 热 气 球 任 务 正 如 格 雷 格 在 回 忆 录 中 描 述 的 : 一 个 气 球 准 备 停 留 在 5000 英 尺 (127 米 ) 的 高 度, 另 一 个 准 备 停 留 在 英 尺 (254 米 ) 的 高 度, 这 样 设 计 的 目 的 是 为 了 让 我 们 能 够 确 定 一 个 气 块 在 给 定 气 压 分 布 的 影 响 下 的 实 际 路 径 梅 森 格 尔 在 向 东 南 方 向 漂 流 的 较 高 的 热 气 球 中, 他 能 大 概 维 持 在 稳 定 的 高 度, 但 是 较 低 的 热 气 球 遇 到 了 奥 扎 克 上 空 的 湍 流 而 一 下 子 上 升 到 了 英 尺 (330.2 米 ) 梅 森 格 尔 后 来 仍 然 报 告 说 热 气 球 能 够 完 成 大 部 分 预 定 的 爬 升 任 务, 所 以 这 个 任 务 可 以 算 是 成 功 的 两 个 热 气 球 的 路 线 差 不 多 一 致, 这 表 明 中 心 在 大 湖 区 上 空 的 主 导 环 流 的 效 果 在 一 定 高 度 上 都 是 显 著 的, 他 在 8 月 的 每 月 天 气 回 顾 中 说, 较 高 的 热 气 球 速 度 稍 微 比 较 低 的 那 个 快 一 些

166 雷 罗 伊 梅 森 格 尔 : 赴 死 的 勇 气 1919 年 6 月, 停 战 后 的 第 6 个 月, 在 准 备 离 开 通 讯 兵 团 时, 梅 森 格 尔 有 三 个 有 趣 的 职 业 选 择 他 可 以 在 加 州 大 学 完 成 研 究 生 工 作 ; 他 可 以 成 为 一 个 作 曲 家 兼 任 管 弦 乐 队 主 管 ; 或 者 他 可 以 加 入 美 国 气 象 局 作 为 一 个 研 究 科 学 家 以 及 每 月 天 气 回 顾 杂 志 的 主 编 布 鲁 克 斯 的 助 理 然 而, 并 不 像 其 他 如 梅 森 格 尔 般 有 雄 心 并 聪 明 的 24 岁 年 轻 人 选 择 政 府 天 气 机 构 给 他 提 供 的 职 位 一 样, 他 选 择 了 另 外 一 份 可 以 继 续 从 事 热 气 球 飞 行 的 工 作 1919 年 9 月, 梅 森 格 尔 在 华 盛 顿 任 职, 当 时 这 位 年 轻 的 冉 冉 升 起 的 新 星 一 定 感 到 非 常 自 豪 梅 森 格 尔 如 何 通 过 自 己 的 努 力 来 应 对 气 象 局 的 逐 渐 衰 落, 是 一 些 他 自 认 为 很 好 但 是 又 没 办 法 反 映 在 公 文 上 的 东 西 他 确 实 感 受 到 了 单 位 中 的 一 些 科 学 家 们 受 到 孤 立 他 们 的 容 忍 非 常 值 得 敬 佩, 至 少 从 表 面 上 看, 但 是 他 们 的 能 力 责 任 和 前 进 的 方 向 却 在 其 他 的 方 面 局 里 没 有 人 分 不 清 研 究 者 和 那 些 干 实 际 工 作 的 甚 至 都 不 是 科 学 家 的 人 的 角 色 和 地 位 那 些 希 望 成 为 天 气 预 报 员 的 年 轻 人 仅 仅 只 需 具 有 高 中 物 理 的 知 识 背 景 然 后 他 们 被 要 求 花 三 五 年 的 时 间 跟 着 成 熟 的 业 务 员 工 作, 逐 步 通 过 各 种 资 格 考 试, 基 本 掌 握 天 气 图 的 预 报 技 巧 并 具 有 丰 富 的 经 验 和 良 好 的 直 觉 气 象 局 1916 年 发 表 在 美 国 天 气 预 报 杂 志 中 的 一 项 研 究 说, 似 乎 大 家 都 一 致 同 意 的 一 点 是, 通 向 成 功 的 唯 一 途 径 就 是 坚 持 耐 心 地 学 习 每 日 的 天 气 图 在 退 休 以 后, 汉 弗 莱 教 授 在 他 的 回 忆 录 我 的 中, 也 描 述 了 这 一 陈 腐 的 惯 例 汉 弗 莱 说, 那 时 候 官 僚 们 管 理 着 整 个 机 构, 梅 森 格 尔, 作 为 一 个 研 究 型 的 气 象 学 家, 报 告 说, 他 眼 中 的 气 象 局 完 全 是 一 个 每 个 预 报 员 都 是 根 据 自 己 的 这 样 或 那 样 的 天 气 图 经 验 法 则 来 进 行 天 气 预 报 的 服 务 机 构 在 这 种 环 境 中, 大 学 教 育 被 那 些 没 有 进 入 大 学 学 习 过 的 人 所 蔑 视, 图 书 馆 被 看 做 是 废 纸 的 储 存 地, 任 何 投 入 到 真 正 研 究 中 的 人 都 被 看 做 是 无 用 的 理 想 主 义 者 在 加 入 气 象 局 不 久, 梅 森 格 尔 进 入 乔 治 华 盛 顿 大 学 进 行 研 究 生 阶 段 的 学 习, 在 那 里, 汉 弗 莱 教 授 气 候 物 理 学 课 程 1920 年, 梅 森 格 尔 获 得 了 科 学 硕 士 的 学 位, 随 后,1922 年, 他 得 到 博 士 学 位 他 的 文 章 美 国 中 部 和 东 部 自 由 气 压 分 布 图 的 准 备 和 意 义 的 灵 感 来 自 于 航 空 业 对 高 层 大 气 风 降 水 及 光 照 信 息 的 需 求 这 是 一 个 关 于 如 何 从 地 表 观 测 资 料 通 过 回 归 分 析 外 推 出 高 层 气 压 分 布 的 严 密 的 工 作 这 个 想 法 的 目 的 在 于 解 决 航 空 业 非 常 需 要 的, 雨 雪 雾 等 恶 劣 天 气 条 件 下, 热 气 球 和 风 筝 无 法 观 测 的 问 题 但 是 航 空 业

167 155 的 发 展 也 不 能 因 此 滞 后! 梅 森 格 尔 在 一 篇 强 调 图 表 的 重 要 性 的 文 章 中 提 到 气 象 局 把 他 的 论 文 作 为 每 月 天 气 回 顾 的 特 别 补 充 发 表 出 来, 梅 森 格 尔 正 在 他 成 为 全 国 著 名 气 象 学 家 的 道 路 上 逐 渐 为 人 所 知 梅 森 格 尔 在 1920 年 的 一 篇 关 于 回 顾 第 一 次 世 界 大 战 以 后 的 第 一 年 美 国 民 用 航 空 业 的 发 展 的 文 章 中 提 到 政 府 气 象 机 构 的 作 用 在 于 必 须 双 重 考 虑 航 空 业 的 角 色, 一 方 面 必 须 利 用 航 空 业 收 集 并 分 享 整 个 国 家 的 气 象 数 据, 另 一 方 面 加 紧 提 高 针 对 航 空 业 的 预 报 准 确 性 气 象 局 的 老 职 员 们 没 有 对 他 关 于 气 象 学 将 在 民 用 航 空 中 发 挥 巨 大 作 用 的 雄 心 产 生 共 鸣, 却 对 这 个 年 轻 的 热 气 球 驾 驶 员 关 于 高 层 大 气 的 特 别 魅 力 产 生 了 浓 厚 的 兴 趣 民 用 航 空 并 不 是 他 们 的 梦 想, 这 些 刚 刚 起 步 的 飞 行 员 的 不 切 实 际 的 新 要 求 往 往 不 是 很 受 欢 迎 气 象 局 的 这 些 老 职 员 们 已 经 开 始 适 应 使 用 那 些 每 个 人 都 知 道 不 太 可 信 的 没 有 什 么 意 义 的 信 息 去 应 付 农 业 和 航 海 业 的 需 要, 而 不 是 像 以 前 那 样 尽 可 能 得 到 最 好 的 数 据 航 空 业 则 需 要 快 捷 迅 速 可 依 赖 的 新 的 天 气 细 节 的 预 测, 像 能 见 度, 高 空 风 速 和 某 个 时 刻 某 个 地 方 的 磁 暴 度, 这 些 都 不 是 他 们 的 能 力 所 能 完 成 的 不 管 这 些 老 职 员 曾 经 有 着 怎 样 的 雄 心, 他 们 已 经 满 足 于 他 们 的 思 路 的 限 制 很 久 了 自 从 19 世 纪 80 年 代 开 始, 天 气 预 报 以 关 注 气 压 图 上 的 变 化 为 主 ;40 年 以 后, 这 仍 然 是 他 们 每 日 天 气 预 报 的 基 础 正 如 1916 年 气 象 局 的 研 究 所 指 出 的, 现 代 天 气 预 报 中 可 以 保 留 的 仅 有 的 两 点 老 思 路 是 :(1) 天 气 的 移 动 ;(2) 一 般 大 尺 度 气 压 分 布 所 决 定 的 天 气 特 点 从 这 些 高 低 压 分 布 场 中 再 也 不 能 得 到 更 多 的 东 西 了, 也 没 有 什 么 值 得 学 习 的 了 不 久 以 后, 梅 森 格 尔 发 现, 虽 然 他 在 每 月 天 气 回 顾 中 指 出 了 有 份 量 的 科 学 进 展 在 当 时 的 重 要 性, 但 是 这 和 气 象 局 实 际 工 作 中 的 天 气 预 报 没 有 任 何 关 系 1919 年 2 月, 每 月 天 气 回 顾 发 表 了 挪 威 科 学 家 们 的 意 义 重 大 的 定 义 中 纬 度 风 暴 的 主 要 性 质 重 要 工 作 冷 锋 和 暖 风 交 接 面 上 的 气 块 模 型 改 变 了 气 候 学 的 思 维 但 是 这 些 变 革 却 没 有 发 生 在 美 国 气 象 局 在 这 个 杂 志 接 下 来 的 一 篇 文 章 中, 一 位 气 象 局 的 气 象 学 家 认 为 挪 威 学 派 的 模 型 不 适 用 于 北 美 的 天 气 情 况 而 应 该 忽 略 它 们 而 事 实 正 好 相 反 中 纬 度 的 北 美 比 面 积 狭 小 的 挪 威 更 适 合 于 挪 威 学 派 描 述 的 冬 季 风 暴 模 型 但 是 梅 森 格 尔 似 乎 并 没 有 很 失 望, 他 抓 住 每 一 个 机 会 去 向 大 家 展 示 卑 尔 根 学 派 的 老 皮 耶 克 尼 斯 和 小 皮 耶 克 尼 斯 的 新 的 风 暴 模 型 他 在 学 术 上 仍 然 具 有 年 轻 人 的 那 份

168 雷 罗 伊 梅 森 格 尔 : 赴 死 的 勇 气 热 情, 而 且 幸 运 的 是, 在 气 象 局 他 被 给 予 了 很 多 追 求 学 术 的 机 会, 后 来 也 成 为 气 象 局 的 气 象 学 家 的 坦 尼 希 尔 写 道 不 可 避 免 的 失 望 和 巨 大 的 复 杂 性 打 败 了 气 象 局 里 的 老 人 们, 却 显 然 没 有 影 响 到 他 1919 年 2 月, 在 分 析 一 个 巨 大 而 强 烈 的 穿 过 美 国 中 部 的 风 暴 时, 梅 森 格 尔 发 现 观 测 的 结 果 和 挪 威 学 派 的 气 旋 模 型 有 着 惊 人 的 一 致 风 暴 从 洛 基 山 脉 的 重 重 阻 隔 中 被 解 放 出 来 以 后, 在 它 向 东 行 进 的 过 程 中, 它 的 风 场 和 降 水 分 布 与 皮 耶 克 尼 斯 的 模 型 结 构 符 合 的 非 常 完 美, 他 在 1920 年 10 月 的 每 月 天 气 回 顾 中 写 道 在 一 篇 1921 年 科 学 杂 志 上 的 报 告 1920 年 的 伯 明 翰 国 际 热 气 球 比 赛 的 文 章 中, 梅 森 格 尔 记 录 道, 一 位 比 利 时 的 气 象 学 家 根 据 气 象 局 的 观 测 员 乔 治 安 德 鲁 斯 (C. George Andrus) 的 建 议, 赢 得 了 这 场 比 赛, 安 德 鲁 斯 也 是 一 位 热 气 球 爱 好 者 他 预 测 出 了 第 二 天 晚 上 到 来 的 风 暴, 并 敦 促 参 赛 者 们 在 风 暴 到 来 之 前 尽 可 能 避 免 向 西 的 赛 段 这 名 获 胜 者 在 接 下 来 的 那 个 夜 晚 充 分 利 用 了 驶 线 上 前 进 中 的 风 暴 的 强 烈 的 高 空 气 流, 很 快 就 到 达 了 佛 蒙 特 州 完 成 了 比 赛 梅 森 格 尔 发 现 的 最 有 趣 的 事 情 是 安 德 鲁 斯 是 通 过 小 皮 耶 克 尼 斯 的 新 的 气 旋 模 型 来 分 析 他 的 风 场 观 测 数 据 的 梅 森 格 尔 写 道, 皮 耶 克 尼 斯 的 理 论 的 魅 力 在 于 它 给 我 们 呈 现 出 发 生 在 高 低 压 场 上 的 一 个 更 令 人 满 意 的 三 维 图 像 这 次 是 气 象 学 赢 得 了 比 赛 在 气 象 局 工 作 以 及 在 乔 治 华 盛 顿 大 学 学 习 的 过 程 中, 梅 森 格 尔 是 一 个 不 知 疲 倦 的 工 作 者, 亦 是 一 个 多 产 的 作 家, 他 常 常 在 科 学 期 刊 和 一 些 流 行 的 新 航 空 杂 志 上 发 表 文 章 他 翻 译 了 许 多 重 要 的 外 文 科 学 文 章, 包 括 一 战 以 后 被 公 开 的 那 些 描 述 德 国 军 方 天 气 服 务 的 文 件, 把 它 们 发 表 在 1919 年 10 月 的 每 日 天 气 回 顾 上 同 时, 他 还 极 力 帮 助 推 动 美 国 气 象 学 会 的 建 立, 他 曾 花 很 多 时 间 去 组 织 会 议 记 录 报 告 撰 写 文 章 1921 年, 他 不 知 怎 么 地 找 到 一 点 时 间 与 内 布 拉 斯 加 州 林 肯 市 的 海 伦 希 尔 顿 (Helen B. Hilton) 举 行 了 婚 礼 自 从 到 气 象 局 以 后, 梅 森 格 尔 就 开 始 频 繁 地 鼓 励 使 用 自 由 控 制 的 热 气 球 来 扩 展 人 们 对 高 空 大 气 的 了 解 1924 年 早 些 时 候, 一 个 可 以 进 行 一 系 列 激 动 人 心 的 科 考 飞 行 的 机 会 摆 在 他 面 前 从 1919 年 春 天 他 的 第 一 次 实 验 性 恒 定 高 度 热 气 球 飞 行 从 奥 马 哈 起 飞 后, 他 在 每 月 天 气 回 顾 中 写 道, 他 就 对 每 一 次 飞 行 都 非 常 珍 惜 并 且 有 着 无 限 的 热 情, 为 最 大 程 度 地 从 所 选

169 157 定 的 天 气 情 况 中 受 益 并 利 用 好 地 面 和 自 由 大 气 的 观 测 资 料 而 详 细 地 计 划 着 现 在 也 许 是 最 适 合 干 这 些 事 情 的 时 候 了 梅 森 格 尔 规 划 了 两 个 主 要 的 科 学 目 标, 都 依 赖 于 恒 定 高 度 飞 行 和 在 飞 行 路 径 下 的 气 象 局 的 观 测 站 点 的 同 时 观 测 第 一 个 目 标 是 确 认 他 的 从 地 面 观 测 推 断 出 高 空 风 的 方 向 和 强 度 的 工 作 的 实 用 性 我 们 现 在 的 目 标 是 研 究 制 作 自 由 大 气 气 压 分 布 图 的 机 理, 面 对 的 一 个 把 它 们 整 合 起 来 的 大 问 题, 是 学 会 如 何 解 释 它 们, 梅 森 格 尔 在 一 个 气 象 局 的 回 忆 录 中 写 道 在 对 自 由 大 气 流 动 的 研 究 过 程 中, 我 们 能 够 信 任 它 们 吗? 自 由 热 气 球 所 能 够 提 供 的 仅 仅 是 在 随 着 气 流 运 动 的 过 程 中 感 应 气 压 梯 度 的 变 化 而 获 取 数 据 的 方 法 利 用 梅 森 格 尔 的 方 法, 地 面 上 的 观 测 者 们 在 气 球 升 空 过 程 中 计 算 出 气 压 分 布 模 态, 然 后 把 结 果 与 梅 森 格 尔 在 飞 行 过 程 中 得 到 的 数 据 进 行 比 较 他 的 另 一 个 目 标 是 发 展 更 加 全 面 的 气 旋 上 空 大 气 层 的 热 力 和 风 场 结 构, 这 个 目 标 要 求 热 气 球 驾 驶 员 穿 过 湍 流 的 前 部 参 考 了 皮 耶 克 尼 斯 和 其 他 人 的 工 作, 梅 森 格 尔 写 道, 最 近 的 关 于 风 暴 机 理 的 工 作, 着 重 强 调 对 气 旋 和 反 气 旋 各 层 的 空 气 流 动 轨 迹 的 观 测 的 巨 大 而 迫 切 的 需 求 梅 森 格 尔 希 望 在 1924 年 春 天 可 以 进 行 多 达 15 次 的 飞 行, 从 4 月 1 日 开 始, 航 程 从 伊 利 诺 伊 州 南 部 的 斯 科 特 基 地 出 发, 在 这 里 有 1922 年 成 立 的 空 军 气 球 和 飞 艇 服 务 学 校 之 所 以 选 择 春 天 是 因 为 在 这 个 季 节 的 中 西 部, 热 气 球 驾 驶 员 可 以 从 风 暴 上 部 经 过 而 没 有 遭 遇 风 暴 上 升 气 流 的 风 险 但 是 事 实 上,1924 年 春 天 的 气 流 却 不 寻 常 地 非 常 暴 乱 ; 甚 至 像 这 个 地 区 的 大 部 分 夏 季 的 情 况 一 样 不 稳 定 这 次 最 后 的 飞 行 的 细 节 被 气 象 局 的 气 象 学 家 文 森 特 亚 克 尔 (Vincent E. Jakl) 记 录 在 1925 年 3 月 的 每 月 天 气 回 顾 中, 约 翰 刘 易 斯 (John M. Lewis) 和 查 尔 斯 穆 尔 (Charles B. Moore) 在 1995 年 1 月 和 2 月 的 美 国 气 象 协 会 公 告 中 也 对 这 次 飞 行 进 行 了 详 细 叙 述 梅 森 格 尔 和 他 的 驾 驶 员, 陆 军 航 空 服 务 兵 詹 姆 斯 尼 利 (James T. Neely) 中 尉 发 现, 整 个 4 月 和 5 月, 他 们 都 处 在 剧 烈 狂 风 的 肆 虐 中 这 使 得 驾 驶 热 气 球 维 持 在 稳 定 的 高 度 变 得 特 别 困 难 梅 森 格 尔 既 疲 劳, 又 失 望, 他 发 现 自 己 并 不 能 像 预 期 那 样 得 到 丰 富 的 观 测 数 据 他 决 定, 第 10 次 飞 行 作 为 整 个 系 列 飞 行 的 最 后 一 次 因 为 天 气 不 好 这 次 飞 行 被 推 迟 了 三 到 四 天, 梅 森 格 尔 和 尼 利 不 耐 烦 地 等 待 着 最 后,6 月 2 日, 不 顾 对 当 晚 雷 暴 天 气 的 担 忧, 他 们 下 午 4 点 在 斯 科 特 基 地

170 雷 罗 伊 梅 森 格 尔 : 赴 死 的 勇 气 起 飞, 希 望 在 天 空 中 呆 48 个 小 时 当 3 小 时 后 太 阳 落 山 的 时 候, 没 有 了 太 阳 的 辐 射, 热 气 球 下 降 了 大 概 1000 英 尺 (25.4 米 ) 尼 利 扔 下 一 包 压 舱 物 一 个 30 磅 ( 约 13.6 公 斤 ) 重 的 沙 袋 后, 热 气 球 爬 升 到 5200 英 尺 ( 米 ) 的 高 度, 随 后, 一 次 更 迅 速 的 下 降 开 始 了 在 1000 英 尺 (25.4 米 ) 的 高 度, 更 多 的 压 舱 物 被 丢 弃 下 来, 气 球 再 次 爬 升 这 次 到 达 5900 英 尺 ( 米 ) 的 高 度 并 进 入 到 一 片 伊 利 诺 伊 州 梅 肯 上 空 的 云 中 这 朵 云 是 一 个 发 展 中 的 雷 暴 的 一 部 分, 接 着 热 气 球 被 困 在 它 的 急 速 的 下 沉 气 流 中 尼 利 在 1000 英 尺 (25.4 米 ) 的 高 度 扔 出 了 更 多 的 沙 袋, 让 热 气 球 重 新 返 回 到 云 层 中 这 次 他 们 到 达 了 7400 英 尺 ( 米 ) 的 高 度, 并 希 望 可 以 到 达 风 暴 上 部, 但 是 热 气 球 却 进 入 到 一 股 更 强 的 下 沉 气 流 中, 失 控 并 急 速 坠 落 下 来 热 气 球 的 篮 子 坠 落 在 伊 利 诺 伊 州 米 尔 民 的 一 片 玉 米 地 中, 碎 裂 开 来 这 次 撞 击 又 使 4 袋 压 舱 物 掉 落 出 来, 导 致 热 气 球 又 猛 弹 回 空 中 夜 里 11 点 14 分, 在 1200 英 尺 (30.48 米 ) 的 高 度 上, 一 道 闪 电 击 中 了 热 气 球 它 穿 过 梅 森 格 尔, 使 他 当 场 毙 命 闪 电 点 燃 了 热 气 球 底 部 泄 露 出 来 的 备 用 氢 气, 使 热 气 球 的 缆 绳 着 火 了 梅 森 格 尔 的 尸 体 摔 落 在 篮 子 的 底 部 尼 利 严 重 受 伤, 抓 住 一 个 降 落 伞 跳 出 篮 子, 但 是, 在 他 系 上 降 落 伞 带 之 前, 伞 就 已 经 打 开 了 从 1200 英 尺 (30.48 米 ) 的 高 度 上 坠 落 下 来 立 刻 要 了 他 的 命 不 久, 火 烧 断 了 缆 绳, 热 气 球 篮 装 着 梅 森 格 尔 的 尸 体 掉 在 一 块 牧 场 上, 第 二 天 早 晨 一 个 农 夫 在 寻 找 自 己 的 马 时 发 现 了 它 当 时, 梅 森 格 尔 和 尼 利 都 是 29 岁 虽 然 他 的 生 命 短 暂, 但 是 梅 森 格 尔 必 须 被 看 做 是 美 国 气 象 学 界 最 杰 出 的 人 物 之 一, 杰 罗 姆 纳 米 亚 斯 (Jerome Namias) 另 一 位 伟 大 的 气 象 学 家, 在 许 多 年 以 后 发 现 美 国 气 象 局 对 他 的 勇 气 和 他 对 科 学 事 业 所 作 出 的 贡 献 表 示 认 可 但 是 气 象 局 的 预 报 员 们 没 有 把 梅 森 格 尔 的 方 法 应 用 在 从 地 面 观 测 反 算 出 高 空 风 场 的 实 际 工 作 中, 在 他 死 后 不 久, 气 象 局 就 弃 置 了 他 所 有 的 研 究 工 作 1938 年, 为 了 嘉 奖 包 括 纳 米 亚 斯 在 内 的 出 色 的 年 轻 气 象 学 家, 美 国 气 象 学 会 每 年 都 会 颁 发 梅 森 格 尔 奖

171 Part IV 前 沿 集 结 159

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173 Storm Watcher 18 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 卑 尔 根 学 派 的 领 袖 天 气 科 学 闯 入 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 (Vilhelm Bjerknes) 生 活 的 时 候, 他 脑 海 中 其 实 正 想 着 其 它 事 情 在 19 世 纪 后 期, 皮 耶 克 尼 斯 作 为 年 轻 有 为 的 挪 威 科 学 家, 他 的 兴 趣 点 主 要 集 中 在 数 学 和 力 学 上 这 主 要 是 受 到 他 父 亲, 著 名 的 物 理 学 家 卡 尔 皮 耶 克 尼 斯 (Carl A. Bjerknes) 的 影 响 他 父 亲 付 出 了 毕 生 精 力 致 力 于 用 牛 顿 力 学 去 证 明 宇 宙 中 以 太 1 的 存 在 当 然, 最 终 他 父 亲 没 能 成 功, 而 以 太 论 也 渐 渐 被 其 他 杰 出 的 物 理 学 家 所 抛 弃 但 皮 耶 克 尼 斯 出 于 一 个 儿 子 对 父 亲 的 崇 敬, 仍 坚 持 在 这 条 路 上 走 了 很 远 在 有 关 力 学 的 研 究 中, 他 顺 带 发 展 了 十 分 重 要 的 水 文 动 力 学 和 流 体 力 学 的 数 学 原 理, 其 他 斯 德 哥 尔 摩 大 学 (University of Stockholm) 的 同 事 们 很 快 就 看 到 了 他 的 理 论 在 地 球 流 体 领 域 的 重 要 价 值 对 皮 耶 克 尼 斯 而 言, 能 在 其 它 陌 生 学 科 中 应 用 他 的 理 论, 也 属 他 感 兴 趣 的 范 畴, 于 是, 他 最 终 强 迫 自 己 走 出 他 曾 经 付 出 无 数 心 力 的 他 父 亲 认 为 最 辉 煌 的 研 究 领 域 后 来, 皮 耶 克 尼 斯 亲 眼 见 证 了 他 的 父 亲 在 物 理 学 研 究 中 渐 渐 走 向 孤 立, 在 世 纪 之 交, 他 不 得 不 痛 苦 地 反 思 这 一 切, 思 考 如 何 成 为 一 个 面 向 未 来 的 科 学 家 最 终, 虽 然 有 些 遗 憾, 他 1 一 种 充 满 整 个 宇 宙 无 所 不 在 的 假 想 介 质, 光 可 以 在 这 种 介 质 中 传 播 在 光 速 测 定 为 常 数 后, 这 种 假 想 渐 渐 被 抛 弃 161

174 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 : 卑 尔 根 学 派 的 领 袖 还 是 决 定 把 父 亲 的 工 作 彻 底 抛 到 身 后, 遵 从 同 事 们 的 建 议, 把 他 发 展 的 流 体 动 力 理 论 应 用 到 大 气 与 海 洋 中 去 一 旦 决 定, 心 中 这 个 不 期 而 至 的 火 苗 就 开 始 生 长, 以 至 于 成 为 皮 耶 克 尼 斯 人 生 的 转 折 点 这 不 仅 让 皮 耶 克 尼 斯 彻 底 改 变 了 研 究 方 向, 更 让 他 改 变 了 对 多 彩 人 生 的 态 度 他 仍 然 是 他 父 亲 的 儿 子, 但 父 亲 那 种 离 群 索 居 的 生 活, 对 单 一 理 论 的 固 执 的 不 懈 追 求, 已 完 全 不 是 皮 耶 克 尼 斯 要 走 的 路 他 要 面 对 的 不 仅 是 生 活 的 变 迁, 如 第 一 次 世 界 大 战 的 乱 世 世 界 经 济 大 萧 条 食 品 短 缺 等, 更 要 想 方 设 法 利 用 仅 有 的 物 质 条 件 促 进 自 己 的 科 学 研 究 他 变 得 不 仅 精 通 于 组 织 各 种 资 源 以 实 现 科 研 目 标, 而 且 还 擅 长 于 在 世 界 范 围 内 推 销 和 传 播 他 的 科 研 成 果 不 止 一 次, 他 竭 尽 所 能 挣 脱 宿 命, 事 实 上, 始 终 把 命 运 牢 牢 掌 握 在 自 己 手 中, 而 不 像 其 他 同 时 代 的 科 学 家 那 样, 常 常 被 时 代 的 命 运 所 摆 布 他 和 他 年 轻 的 学 生 们, 可 以 称 得 上 是 伟 大 变 革 的 代 言 人 或 是 科 学 的 革 命 者 ; 他 们 所 做 的 研 究, 把 天 气 预 报 实 践 与 气 象 学 的 物 理 理 论, 都 向 前 推 进 了 一 大 步 ; 他 们 科 研 上 的 许 多 目 标, 都 成 为 了 之 后 100 年 内 大 气 科 学 的 发 展 指 南 毫 无 疑 问, 皮 耶 克 尼 斯 就 是 现 代 气 象 学 之 父 1904 年, 皮 耶 克 尼 斯 在 德 国 气 象 学 报 (Meteorologische Zeitschrift) 上, 清 楚 地 令 人 信 服 地 说 明 了 他 的 长 远 目 标 : 要 让 气 象 学 变 成 真 正 的 科 学 他 写 道 : 如 果 气 象 学 真 的 是 基 于 物 理 规 律 的 话, 尽 管 每 一 个 气 象 学 家 都 这 样 认 为, 那 么 大 气 的 后 向 状 态 应 都 是 在 前 向 状 态 的 基 础 上, 按 照 物 理 定 律 发 展 得 来 的 那 么 很 显 然, 准 确 地 计 算 天 气 预 报 的 充 分 必 要 条 件 就 是 如 下 两 点 : 第 一, 对 大 气 初 始 状 态 的 足 够 准 确 的 了 解 ; 第 二, 对 大 气 发 展 变 化 所 遵 循 的 物 理 规 律 的 足 够 准 确 的 了 解 从 传 统 的 科 学 如 物 理 学 或 天 文 学 的 角 度 上 看, 皮 耶 克 尼 斯 的 想 法 是 非 常 完 美 的 但 对 于 站 在 世 纪 之 交 本 的 已 纷 繁 复 杂 的 大 气 科 学 的 从 业 者 而 言, 这 样 的 想 法 未 免 太 过 革 命, 因 而 很 难 被 大 家 接 纳 皮 耶 克 尼 斯 的 想 法 多 少 有 些 异 想 天 开, 毕 竟 当 时 的 气 象 学 知 识 体 系 还 很 支 离 破 碎, 而 且 科 学 家 和 预 报 员 本 质 上 也 是 完 全 不 同 的 两 种 人, 在 做 着 完 全 不 同 的 两 种 事 基 于 理 论 的 科 学 家 和 基 于 经 验 的 预 报 员 眼 中 的 气 象 学 体 系, 从 来 就 是 泾 渭 分 明 更 何 况, 在 1904 年 时, 他 的 想 法 也 只 是 个 苗 头, 八 字 还 没 一 撇 呢 整 个 19 世 纪, 气 象 学 尽 管 有 一 些 进 展, 但 那 些 所 谓 的 理 论 只 不 过 是 其 它 学 科 如 天 文 学 物 理 学 数 学 等 早 已 掌 握 的 知 识 原 理 和 定 理 的

175 图 18.1: 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 的 肖 像 照 片, 拍 摄 于 1946 年. 163

176 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 : 卑 尔 根 学 派 的 领 袖 杂 乱 的 混 合 物 而 已 那 些 学 科 早 已 获 得 了 长 足 的 发 展, 而 气 象 学 仍 然 进 展 缓 慢 天 气 科 学 在 自 然 科 学 中 根 本 没 有 一 席 之 地, 而 且 也 没 能 形 成 任 何 学 术 性 学 院 派 的 力 量 所 有 大 学 都 不 会 颁 发 任 何 与 气 象 学 有 关 的 学 位, 气 象 学 界 也 几 乎 没 有 什 么 值 得 关 注 的 学 术 刊 物 在 有 限 的 气 象 学 家 之 间, 通 信 和 见 面 也 很 难, 这 导 致 他 们 经 常 发 现 自 己 的 研 究 成 果 早 就 被 别 人 发 现 过 不 论 想 研 究 点 什 么, 观 测 数 据 也 常 常 有 问 题 不 可 靠 最 优 秀 的 气 象 学 家 也 不 过 是 对 理 想 大 气 的 机 理 进 行 解 释, 而 这 与 现 实 中 的 地 球 大 气 或 其 它 行 星 大 气 都 大 相 径 庭, 也 远 远 超 出 了 气 象 预 报 员 们 所 感 兴 趣 和 理 解 的 范 围 而 这 个 时 代 的 天 气 预 报 员, 则 只 是 在 摆 弄 一 个 僵 化 的 看 似 很 光 鲜 的 学 科 而 已 政 府 机 构 里 的 管 理 人 员, 用 了 近 30 年 的 时 间, 将 气 象 观 测 网 的 地 理 范 围 扩 展 开 去, 但 对 知 识 的 理 解 却 没 有 半 点 进 步 天 气 科 学 本 身 仍 然 像 一 个 新 生 儿 一 般 年 轻, 但 却 被 一 群 固 执 的 老 人 所 掌 握 人 们 曾 热 切 期 望 的 风 暴 预 警 服 务, 在 长 久 的 等 待 之 后 仍 然 是 水 中 望 月 尽 管 预 报 员 们 都 清 楚 天 气 预 报 很 不 可 靠, 但 他 们 似 乎 也 并 不 期 望 有 所 改 善 虽 然 气 象 学 中 的 科 学 原 理 还 是 如 此 的 不 充 分, 但 在 预 报 员 的 眼 中 却 已 经 足 够 在 这 样 的 时 代 背 景 下, 天 气 预 报 的 工 作 与 其 说 是 基 于 物 理 学 的, 还 不 如 说 是 基 于 几 何 学 的 : 他 们 无 非 就 是 把 最 新 的 通 过 电 报 传 回 的 气 象 观 测 数 据, 用 统 一 的 形 状 和 记 号 标 注 在 地 图 上 而 风 暴 的 形 成 发 展 和 消 亡, 却 全 然 不 在 考 虑 之 内 这 时 的 一 些 有 关 天 气 的 基 本 概 念 还 停 留 在 1870 年 代, 可 以 简 单 地 概 括 为 : 天 气 过 程 总 是 自 西 向 东 移 动, 天 气 图 上 若 形 成 了 闭 合 的 低 压 中 心 就 形 成 了 风 暴 在 天 气 图 上, 人 们 所 画 的 等 压 线 不 过 是 把 稀 疏 的 地 表 气 压 相 同 的 点 连 接 起 来, 然 后 圆 滑 一 下 形 成 等 值 线 通 过 与 之 前 的 天 气 图 对 比, 预 报 员 可 以 追 踪 低 压 中 心 的 移 动 路 径 速 度 和 强 度, 并 通 过 一 些 说 不 清 道 不 明 的 外 推, 粗 略 地 进 行 接 下 去 的 天 气 预 报 还 有 一 些 图, 总 结 了 过 去 常 见 的 风 暴 路 径, 也 可 作 为 预 报 的 参 考 所 有 这 一 切, 都 是 一 些 值 得 商 榷 的 经 验 和 模 糊 不 清 的 理 论 的 混 合 物 在 当 时 美 国 的 气 象 局 里, 天 气 预 报 是 被 作 为 一 种 工 作 而 非 科 学 来 加 以 培 训 的, 只 学 习 一 些 唯 象 模 型 (apprenticeship model), 再 用 几 年 的 时 间, 见 习 其 他 前 辈 是 如 何 围 着 天 气 图 转 的 可 以 说, 整 个 天 气 预 报 的 体 系, 根 本 就 没 有 发 展 科 学 的 预 报 理 论 的 容 身 之 所 因 此, 美 国 气 象 局 的 那 些 老 家 伙, 几 十 年 间 一 直 对 气 象 领 域 的 创 新 和 发 展 置 若 罔 闻

177 165 当 然, 也 并 不 是 所 有 的 美 国 人 都 和 气 象 局 里 的 老 家 伙 们 一 样 保 守 在 1905 年, 还 发 生 了 一 件 颇 具 讽 刺 意 味 的 事 : 正 是 美 国 的 金 钱 支 持, 才 使 得 后 来 作 为 卑 尔 根 气 象 学 派 领 袖 的 皮 耶 克 尼 斯 在 科 学 的 成 功 之 路 上 有 了 早 期 的 发 展 那 一 年,43 岁 的 斯 德 哥 尔 摩 大 学 教 授 皮 耶 克 尼 斯, 带 上 他 的 气 象 学 讲 义 前 往 美 国, 他 要 去 纽 约 哥 伦 比 亚 大 学 和 华 盛 顿 特 区 的 卡 内 基 学 院 做 特 邀 报 告 他 在 报 告 中 介 绍 了 他 发 展 的 环 流 理 论, 以 及 如 何 将 水 文 动 力 学 和 热 力 学 的 原 理 应 用 到 大 气 科 学 身 上 他 还 倡 议 气 象 学 的 各 种 理 论 要 走 向 统 一, 并 倡 导 把 物 理 理 论 带 入 到 天 气 预 报 中 他 表 达 了 整 合 天 气 理 论 与 预 报 实 务 的 决 心, 他 说 气 象 学 将 作 为 一 门 科 学 彻 底 站 立 起 来 更 为 激 进 的 是, 他 还 举 气 象 作 为 例 子, 说 明 一 门 学 科 是 否 严 谨 理 性, 主 要 就 是 要 看 它 是 否 有 能 力 准 确 预 报 下 一 个 时 刻 的 变 化 卡 内 基 学 院 的 院 长 罗 伯 特 伍 德 沃 德 (Robert S. Woodward), 被 皮 耶 克 尼 斯 的 报 告 点 燃 了 激 情, 他 们 彼 此 成 为 了 一 生 的 挚 友 皮 耶 克 尼 斯 后 来 受 邀 成 为 卡 内 基 高 级 研 究 员, 并 享 受 不 错 的 年 薪, 足 够 他 在 全 世 界 任 何 地 方 招 聘 他 喜 欢 的 年 轻 人 做 科 研 助 手 2 卡 内 基 学 院 的 巨 大 支 持, 事 实 上 大 大 延 长 了 皮 耶 克 尼 斯 后 半 生 的 研 究 生 涯 他 们 之 间 的 合 作 直 到 1941 年 第 二 次 世 界 大 战 爆 发 才 停 止 今 天, 已 退 休 的 挪 威 地 球 物 理 学 家 昂 特 埃 利 艾 森 (Arnt Eliassen), 在 回 首 皮 耶 克 尼 斯 近 半 个 世 纪 的 学 术 创 造 和 传 播 时 这 样 写 道 : 没 有 比 这 笔 钱 花 的 更 值 的 了 这 些 卡 内 基 的 助 手 们 日 后 成 了 20 世 纪 最 伟 大 的 一 批 地 球 物 理 学 家 他 们 发 展 了 大 洋 环 流 理 论, 准 确 描 述 了 风 暴 的 特 征 和 生 命 周 期, 对 大 气 的 三 维 结 构 有 了 更 好 的 认 知, 还 提 出 了 很 多 其 它 重 要 理 论 不 仅 如 此, 当 他 们 从 卑 尔 根 学 派 的 环 境 中 星 散 天 下 时, 他 们 也 把 卑 尔 根 学 派 的 知 识 体 系 带 到 了 世 界 各 地 在 那 个 特 殊 而 关 键 的 动 荡 年 代, 他 们 彻 底 重 塑 了 全 球 范 围 内 的 天 气 预 报 实 践, 大 幅 度 提 高 了 准 确 性, 延 长 了 预 报 时 限, 增 强 了 预 报 结 果 的 可 用 性 他 们 的 工 作 对 当 时 的 军 事 工 业 和 民 航 产 业 的 崛 起 也 起 了 至 关 重 要 的 作 用 皮 耶 克 尼 斯 是 个 温 和 而 深 邃 的 人 他 是 一 个 深 思 熟 虑 的 思 想 者, 也 是 一 名 富 有 科 学 创 见 的 学 术 领 袖 他 极 擅 长 吸 引 和 鼓 励 有 才 华 的 年 轻 学 生 在 选 择 和 培 养 科 研 助 手 时, 他 总 是 能 恰 当 地 把 将 给 学 生 自 由 和 约 束 他 2 称 为 卡 内 基 助 手, 这 不 仅 是 一 项 荣 誉, 他 们 还 享 受 卡 内 基 学 院 提 供 的 高 薪, 以 协 助 皮 耶 克 尼 斯 开 展 科 研 工 作

178 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 : 卑 尔 根 学 派 的 领 袖 们 的 行 为 二 者 结 合 起 来, 因 而 他 似 乎 有 着 点 石 成 金 的 迈 达 斯 之 手 3 埃 利 艾 森 回 忆 道 : 不 论 他 在 哪 里, 在 斯 德 哥 尔 摩 奥 斯 陆 莱 比 锡 亦 或 是 卑 尔 根, 他 总 能 在 他 身 边 营 造 出 富 有 营 养 的 工 作 环 境 他 在 学 生 面 前 始 终 是 一 个 很 好 的 倾 听 者, 并 且 能 慷 慨 地 分 享 他 的 远 见 鼓 励 甚 至 道 义 上 的 支 持 绝 顶 聪 明 的 一 个 人, 皮 耶 克 尼 斯 还 是 个 特 别 注 重 直 观 表 达 的 人, 不 论 何 时, 他 总 爱 用 几 何 图 形 和 唯 象 图 景 来 解 释 那 些 复 杂 难 懂 的 方 程 在 回 忆 到 20 世 纪 另 一 位 伟 大 的 气 象 学 家 时, 埃 利 艾 森 这 样 写 道 : 朱 尔 查 尼 (Jule Charney) 曾 经 说 过, 他 猜 想 皮 耶 克 尼 斯 一 定 总 假 象 自 己 是 大 气 中 的 一 个 气 块, 要 决 定 往 哪 里 走 只 有 这 样, 他 才 能 理 解 他 头 脑 中 的 大 气 动 力 学 在 斯 德 哥 尔 摩 大 学 的 瑞 典 学 生 中, 有 一 位 叫 瓦 格 埃 克 曼 (Vagn Walfrid Ekman) 的 年 轻 人 他 在 完 成 皮 耶 克 尼 斯 布 置 的 任 务 时, 有 了 很 多 关 于 海 洋 和 大 气 的 惊 人 的 发 现 这 些 研 究 都 源 于 皮 耶 克 尼 斯 和 弗 里 乔 夫 南 森 (Fridtjof Nansen) 的 讨 论 南 森 是 挪 威 著 名 的 航 海 家 和 探 险 家, 他 曾 于 1893 年 至 1896 年 用 船 和 雪 橇 横 穿 北 极 在 那 次 探 险 中, 他 被 困 在 西 部 利 亚 沿 岸 地 区, 他 的 船 突 然 陷 入 一 团 死 水, 怎 么 也 出 不 来 埃 克 曼 后 来 的 研 究 表 明, 正 如 皮 耶 克 尼 斯 所 预 见 的 那 样, 死 水 现 象 是 在 表 层 淡 水 与 下 面 的 高 盐 水 交 汇 处, 由 重 力 内 波 引 起 的 埃 克 曼 的 另 一 项 重 要 发 现, 是 从 数 学 上 证 明 了 地 球 旋 转 驱 动 洋 流, 使 得 海 船 向 风 向 的 右 侧 漂 流 的 现 象 这 被 后 人 称 为 埃 克 曼 螺 线 (Ekman Spiral), 也 用 来 描 述 北 半 球 的 近 地 面 风 向 受 摩 擦 偏 向 右 侧 的 现 象 1907 年, 皮 耶 克 尼 斯 回 到 挪 威, 受 克 里 斯 蒂 安 尼 亚 大 学 (Christiania University) 4 的 邀 请, 在 那 里 任 教 并 继 续 发 展 他 的 天 气 学 理 论 但 时 过 境 迁, 此 时 人 类 对 大 气 层 空 间 的 争 夺 已 日 渐 加 剧 首 先 是 汽 油 填 充 的 固 体 火 箭 被 发 明 出 来, 再 后 来 是 飞 艇 和 飞 机 皮 耶 克 尼 斯 敏 感 地 意 识 到, 这 些 家 伙 对 气 象 学 有 重 要 意 义 有 规 律 的 飞 行 器 飞 行, 可 以 带 来 规 律 的 大 气 探 空 数 据, 这 将 大 大 改 善 天 气 学 理 论 和 预 报 反 过 来, 人 类 驾 驶 飞 机 的 出 现, 也 要 求 气 象 学 进 一 步 提 供 更 高 准 确 性 更 高 精 度 的 天 气 信 息 在 这 一 时 期 皮 耶 克 尼 斯 麾 下 的 挪 威 籍 科 研 助 手 中 间, 有 一 位 名 叫 哈 罗 德 斯 维 尔 德 鲁 普 (Harald Ulrik Sverdrup) 的 年 轻 人, 他 后 来 成 为 了 著 名 的 物 理 海 洋 学 家 5 3 Midas, 希 腊 神 话 中 的 人 物, 能 点 石 成 金 4 即 后 来 的 奥 斯 陆 大 学 (University of Oslo) 5 斯 维 尔 德 鲁 普 是 物 理 海 洋 学 中 研 究 大 洋 环 流 风 生 输 送 过 程 的 鼻 祖

179 年, 皮 耶 克 尼 斯 又 接 受 邀 请 前 往 德 国 莱 比 锡 大 学 (University of Leipzig), 组 建 一 个 全 新 的 地 球 物 理 学 院 莱 比 锡 这 座 城 市, 当 时 作 为 齐 柏 林 (Zeppelin) 飞 艇 6 的 中 心 而 名 声 在 外, 现 在 又 有 了 最 好 的 天 气 预 报, 只 可 惜 这 个 国 家 却 走 到 了 战 争 的 边 缘 皮 耶 克 尼 斯 很 快 发 现, 德 国 军 方 和 掌 管 航 天 航 空 的 政 府 高 层 都 对 他 非 常 尊 敬, 并 且 能 十 分 认 真 地 聆 听 他 关 于 高 层 大 气 和 如 何 做 气 象 观 测 的 各 种 言 论, 他 们 的 严 谨 程 度 比 挪 威 甚 至 任 何 其 它 欧 洲 国 家 的 人 都 要 更 胜 一 筹 与 英 国 和 法 国 不 同 的 是, 德 国 早 在 1914 年 以 前 就 已 经 意 识 到 了 天 气 服 务 对 现 代 军 事 领 域 涌 现 出 的 很 多 先 进 技 术 都 具 有 重 要 意 义, 比 如 对 航 空 毒 气 战 远 程 火 炮 等 领 域 1913 年 他 在 莱 比 锡 的 就 职 演 说, 被 每 月 天 气 回 顾 (Monthly Weather Review) 杂 志 于 1914 年 1 月 全 文 刊 印 在 这 篇 文 章 中, 皮 耶 克 尼 斯 系 统 地 回 顾 了 当 前 天 气 学 理 论 的 进 展 是 如 何 激 励 他 萌 发 重 塑 整 个 气 象 学 的 雄 心 的 他 说 他 已 经 准 备 好 了 数 学 方 程, 它 们 是 描 述 大 气 运 动 的 基 本 定 律 他 还 说 明 了 如 何 利 用 航 空 领 域 的 进 展 ( 如 热 气 球 飞 机 等 ) 对 整 个 欧 洲 进 行 观 测, 并 形 成 对 高 空 自 由 大 气 状 况 的 完 整 描 述 这 些 对 于 他 的 计 划 而 言, 都 是 非 常 重 要 的 至 此 为 止, 所 有 信 息 都 已 在 手, 万 事 俱 备, 他 高 调 宣 称 道 : 一 团 隐 约 可 见 的 阴 霾 摆 在 我 们 面 前, 令 人 无 法 忽 视 我 们 必 须 应 用 理 论 如 物 理 学 的 方 程 于 客 观 存 在 的 真 实 的 可 被 现 代 气 象 观 测 设 备 观 测 得 到 的 大 气 状 况, 而 不 能 总 止 于 抽 象 的 个 例 研 究 这 些 方 程 应 能 描 述 大 气 从 之 前 状 态 变 换 到 之 后 状 态 所 依 赖 的 全 部 物 理 定 律 我 们 只 需 要 发 展 一 些 实 用 的 方 法 使 用 好 这 些 方 程 就 可 以 了 在 收 集 观 测 资 料 之 后, 我 们 还 必 须 学 会 如 何 计 算 那 些 方 程 天 文 学 几 个 世 纪 前 就 发 展 起 来 的 定 量 计 算 和 准 确 预 报 技 术, 现 在 必 须 全 面 引 入 气 象 学 每 一 个 保 守 的 堡 垒 皮 耶 克 尼 斯 的 工 作 有 着 充 裕 的 金 钱 支 持 和 良 好 的 环 境 支 持, 并 且 他 还 有 大 量 科 研 助 手 在 他 那 些 德 国 助 手 之 外, 皮 耶 克 尼 斯 还 有 两 名 重 要 的 由 卡 内 基 学 会 支 持 的 挪 威 籍 助 手 : 他 的 儿 子 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 (Jacob 6 德 国 飞 艇 设 计 师 齐 柏 林 伯 爵 在 20 世 纪 初 设 计 的 飞 艇, 取 得 巨 大 成 功, 以 至 于 齐 柏 林 飞 艇 成 为 当 时 飞 艇 的 代 名 词

180 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 : 卑 尔 根 学 派 的 领 袖 Bjerknes) 7 和 哈 尔 沃 索 伯 格 (Halvor Solberg) 在 如 此 优 越 的 环 境 下, 皮 耶 克 尼 斯 很 快 就 对 外 宣 传, 他 们 已 经 取 得 了 一 些 进 展, 可 把 水 文 动 力 学 方 程 应 用 在 预 报 风 场 的 变 化 上 但, 这 方 面 的 进 展 没 能 持 久 随 着 1914 年 第 一 次 世 界 大 战 的 爆 发, 莱 比 锡 的 工 作 和 生 活 环 境 日 渐 艰 难 他 的 德 国 学 生 们 也 一 个 个 离 开 研 究 所, 被 迫 参 战, 并 且 大 多 数 都 死 在 了 前 线 研 究 所 所 需 要 的 食 品 和 能 源 也 日 渐 紧 张 最 终 于 1917 年, 皮 耶 克 尼 斯 与 他 的 儿 子 和 索 伯 格 一 起 离 开 了 莱 比 锡, 他 们 返 回 了 挪 威, 希 望 在 卑 尔 根 再 找 一 个 合 适 的 地 方, 重 建 新 的 地 球 物 理 研 究 所 在 挪 威 西 部, 皮 耶 克 尼 斯 的 科 学 伟 业 又 有 了 新 的 转 折 点 在 一 战 期 间, 尽 管 挪 威 奉 行 中 立 原 则, 但 没 有 炮 火 染 指 的 挪 威 也 很 难 完 全 避 免 战 争 的 影 响 当 时 挪 威 庞 大 的 渔 业 船 队, 由 于 缺 少 英 国 通 过 无 线 电 传 来 的 天 气 信 息, 而 再 也 无 法 出 海 作 业, 因 为 战 时 的 天 气 预 报 已 成 为 军 方 控 制 下 的 绝 密 情 报 在 正 常 贸 易 中 断 的 情 况 下, 挪 威 开 始 面 临 严 重 的 食 品 短 缺, 以 至 于 人 们 为 担 心 发 生 大 规 模 的 饥 荒 而 感 到 不 安 于 是, 挪 威 政 府 开 始 推 行 配 给 制, 并 采 取 紧 急 措 施 想 方 设 法 刺 激 国 内 的 农 业 生 产 在 这 种 条 件 下, 皮 耶 克 尼 斯 敏 感 地 意 识 到 他 心 中 的 新 天 气 学 对 国 家 的 紧 急 情 况 有 重 要 意 义, 于 是 他 直 接 给 首 相 写 信 陈 述 其 想 法 他 许 诺 要 给 挪 威 的 农 业 以 绝 对 的 完 全 的 气 象 支 持 正 是 靠 如 此 诚 恳 的 誓 言, 以 及 靠 政 府 的 鼎 力 支 持, 原 本 学 术 性 的 卑 尔 根 地 球 物 理 研 究 所 (Geophysical Institute of Bergen), 于 1918 年 转 换 成 了 一 个 业 务 化 的 天 气 预 报 中 心, 那 里 的 理 论 气 象 学 家 们 也 一 下 子 变 成 了 注 重 实 务 的 天 气 预 报 员 1918 年 以 后, 皮 耶 克 尼 斯 进 入 其 漫 长 的 科 学 生 涯 中 最 高 产 的 一 段 时 期 卑 尔 根 的 科 学 家 们 很 快 建 立 了 密 集 的 海 陆 常 规 气 象 观 测 网, 并 开 始 尝 试 把 许 多 物 理 规 律 应 用 到 天 气 图 的 分 析 上 来, 这 些 都 构 成 了 日 后 卑 尔 根 气 象 学 派 的 基 础, 并 最 终 彻 底 改 变 了 全 世 界 天 气 预 报 的 面 貌 尽 管 它 们 的 方 法 还 算 不 上 是 真 正 的 动 力 气 象 (dynamic meteorology), 比 如 直 接 使 用 动 力 学 和 热 力 学 方 程, 但 也 给 了 科 学 界 一 个 精 彩 的 采 用 了 科 学 方 法 的 第 一 印 象 它 们 带 给 气 象 界 的 新 方 法 实 际 是 今 天 所 谓 的 天 气 学 (synoptic meteorology), 这 种 方 法 注 重 在 天 气 图 上 分 析 某 一 瞬 间 特 定 天 气 系 统 的 多 种 观 测 数 据 这 个 研 究 所 的 科 学 家 们 似 乎 都 缺 少 传 统 的 气 象 学 训 练, 但 这 7 Jacob Bjerknes 也 称 小 皮 耶 克 尼 斯 ;Velhelm Bjerknes 也 称 老 皮 耶 克 尼 斯

181 169 使 他 们 能 释 放 很 多 看 似 不 可 能 的 力 量 他 们 用 全 新 的 眼 光, 凭 借 青 年 人 特 有 的 冲 劲 和 机 敏, 重 新 审 视 天 气 图 上 的 各 种 观 测 数 据, 他 们 都 是 真 正 的 训 练 有 素 的 地 球 物 理 学 家 通 过 对 1918 年 8 月 中 旬 的 一 个 破 坏 力 极 大 的 风 暴 的 研 究, 特 别 是 分 析 其 风 场 的 幅 合 线, 皮 耶 克 尼 斯 的 儿 子 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 得 以 描 绘 出 中 纬 度 锋 面 气 旋 的 全 新 模 型 的 各 种 细 节 在 此 之 前, 如 1820 年 代 的 鲁 克 霍 华 德 (Luke Howard),1840 年 代 的 埃 利 阿 斯 卢 米 斯 (Elias Loomis), 和 1850 年 代 的 海 因 里 希 德 夫 (Heinrich Dove), 也 都 曾 触 及 到 了 这 一 问 题, 但 终 于 没 能 深 入 但 此 时 只 有 22 岁 的 年 轻 的 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯, 于 1918 年 10 月 发 表 了 一 篇 经 典 论 文 关 于 移 动 气 旋 的 结 构 (On the Structure of Moving Cyclones), 并 首 次 指 出 : 一 个 中 纬 度 风 暴 就 是 一 个 像 钩 子 形 状 的 低 压 中 心, 其 南 北 两 侧 是 被 如 楔 形 的 两 条 界 面 分 开 的 两 种 气 团 第 二 年, 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 受 第 一 次 世 界 大 战 的 启 发, 用 一 个 战 场 的 名 词 锋 面 (Fronts 8 ) 来 作 为 这 种 描 述 天 气 的 专 有 名 词 另 一 个 重 要 的 概 念 上 的 突 破, 来 自 于 年 轻 的 挪 威 人, 卡 内 基 学 者 索 伯 格 他 研 究 了 覆 盖 整 个 北 大 西 洋 地 区 的 天 气 图, 在 卑 尔 根 学 派 称 为 极 锋 (Polar Front) 活 动 的 地 区, 发 现 气 旋 总 是 沿 着 一 条 特 有 路 径 发 生 发 展 消 亡, 形 成 不 同 发 展 阶 段 的 气 旋 族 而 另 一 个 来 自 瑞 典 的 科 研 助 手 托 尔 贝 吉 龙 (Tor Bergeron), 则 归 纳 出 全 新 的 气 旋 模 型 : 移 动 快 速 的 冷 锋 与 缓 慢 的 暖 锋 相 交, 把 暖 气 团 挤 出 低 压 中 心, 从 而 引 起 锋 面 锢 囚 走 向 衰 亡 瑞 典 人 卡 尔 - 古 斯 塔 夫 罗 斯 贝 (Carl-Gustaf Rossby) 只 在 挪 威 学 习 了 很 短 的 一 段 时 间, 但 他 可 能 是 卑 尔 根 学 派 对 外 最 有 影 响 力 的 继 承 人 正 是 罗 斯 贝 克 服 了 来 自 美 国 气 象 局 的 各 种 保 守 势 力, 将 全 新 的 预 报 方 法 理 论 和 工 具 播 撒 到 了 整 个 美 国 1926 年, 皮 耶 克 尼 斯 离 开 了 卑 尔 根, 将 地 球 物 理 研 究 所 留 给 自 己 的 儿 子 继 续 发 展 他 自 己 则 接 受 了 奥 斯 陆 大 学 (University of Oslo) 的 教 授 职 位, 在 那 里 恢 复 了 他 年 轻 时 梦 想 的 研 究 方 向 : 将 流 体 动 力 学 和 热 力 学 的 物 理 定 律, 以 最 基 本 的 数 学 形 式, 应 用 在 包 括 天 气 预 报 和 理 论 在 内 的 各 种 气 象 问 题 上 最 终, 皮 耶 克 尼 斯 也 没 能 在 自 己 有 生 之 年 看 到 这 一 梦 想 得 以 实 现 他 完 8 Fronts 的 本 意 是 战 争 前 线, 战 场 前 沿 在 天 气 学 中 用 来 形 象 地 比 喻 冷 气 团 从 北 向 南 的 楔 形 进 攻, 和 暖 气 团 从 南 向 北 的 缓 慢 爬 坡, 中 文 译 为 锋 面

182 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 : 卑 尔 根 学 派 的 领 袖 全 意 识 到 了 这 个 问 题 的 复 杂 性, 但 从 没 在 通 往 自 己 梦 想 的 道 路 上 退 缩 就 像 他 在 1913 年 在 莱 比 锡 时 对 学 生 们 所 说 的 : 一 个 人 永 远 不 要 把 目 标 放 在 近 在 眼 前 唾 手 可 得 的 地 方 ; 我 们 应 奋 勇 直 前, 向 着 心 中 那 个 与 众 不 同 甚 至 可 望 而 不 可 即 的 终 点 不 懈 努 力, 且 不 达 目 的 誓 不 罢 休 评 论 界 常 常 批 评 皮 耶 克 尼 斯 发 展 的 计 算 天 气 的 方 法, 比 天 气 变 化 本 身 还 要 慢, 这 使 他 的 计 算 方 法 失 去 了 应 有 的 实 际 意 义 皮 耶 克 尼 斯 也 承 认 : 如 果 我 能 沿 着 既 定 的 方 向 再 前 进 几 十 年, 我 就 能 真 正 做 好 有 时 效 性 的 天 气 预 报, 没 有 什 么 能 比 这 更 让 我 高 兴 的 了 只 有 当 基 于 方 程 的 数 值 计 算 能 完 全 地 符 合 事 实 时, 这 才 是 科 学 的 胜 利 那 样 的 话, 气 象 学 才 能 成 为 真 正 的 科 学, 去 描 述 真 实 的 基 于 物 理 的 大 气 何 时 人 类 能 完 成 这 一 步, 有 实 际 意 义 的 天 气 预 报 就 会 水 到 渠 成 这 就 好 比 用 很 多 年 的 时 间 在 一 座 山 上 挖 一 条 隧 道 可 能 很 多 工 人 都 没 能 活 着 看 到 隧 道 贯 通, 进 度 非 常 缓 慢, 但 最 终 受 益 的 后 人 却 可 以 乘 着 高 速 列 车 瞬 间 穿 越 它 正 如 皮 耶 克 尼 斯 所 预 见 的 那 样, 很 多 年 以 后, 这 辆 高 速 列 车 才 最 终 从 这 条 隧 道 中 呼 啸 而 过, 其 历 时 之 长 是 所 有 人 在 1913 年 都 不 曾 预 料 到 的 当 然, 他 在 1913 年 也 没 预 料 到 只 几 个 月 后, 就 有 一 个 叫 刘 易 斯 理 查 森 (Lewis Fry Richardson) 的 年 轻 人 毅 然 开 始 了 这 项 费 时 费 力 的 工 作, 成 为 开 辟 这 条 隧 道 的 第 一 人

183 Storm Watcher 19 刘 易 斯 理 查 森 天 气 预 报 工 厂 与 以 往 所 有 的 概 率 预 报 不 同, 人 类 在 第 一 次 世 界 大 战 中, 史 诗 般 地 第 一 次 通 过 求 解 描 述 大 气 运 动 的 物 理 方 程 做 出 了 天 气 预 报 创 造 这 一 奇 迹 的 是 一 名 35 岁 的 英 国 人 他 在 20 世 纪 20 年 代, 完 成 了 这 一 科 学 史 上 的 壮 举 在 那 个 年 代, 天 气 预 报 的 问 题 是 多 么 的 复 杂, 手 工 求 解 那 些 方 程 是 多 么 的 枯 燥, 而 可 用 的 观 测 数 据 又 是 多 么 的 稀 少 以 至 于 总 结 出 大 气 运 动 方 程 组 的 鼻 祖 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 (Vilhelm Bjerknes) 也 从 未 真 正 用 它 们 做 出 过 预 报 因 此, 任 何 人 敢 于 尝 试 此 事, 而 且 还 做 得 如 此 出 色, 都 堪 称 名 副 其 实 的 奇 迹! 在 70 年 后 的 今 天, 当 我 们 再 次 回 首 他 的 计 算 结 果 时, 都 不 得 不 感 慨 这 是 何 等 的 勇 气 一 个 气 象 学 家, 竟 然 把 数 学 变 成 了 迄 今 为 止 最 重 要 最 神 奇 的 科 学 成 就, 可 见 这 个 英 国 人 是 多 么 的 才 华 横 溢 在 那 个 计 算 机 还 在 沉 睡 的 时 代, 他 是 在 头 脑 中 首 先 构 建 并 运 行 一 个 大 气 计 算 机 模 式 的 究 竟 这 个 名 叫 刘 易 斯 理 查 森 (Lewis Fry Richardson) 的 人, 是 如 何 在 炮 火 纷 飞 的 第 一 次 世 界 大 战 的 战 场 中, 在 穿 越 泥 泞 小 路 的 战 地 救 护 车 上, 完 成 他 的 惊 世 之 举 的 呢? 1916 年 秋, 理 查 森 作 为 协 约 国 的 志 愿 者 参 加 了 第 一 次 世 界 大 战 在 接 下 来 的 两 年 中, 他 一 直 在 西 线 的 战 壕 里 为 前 线 士 兵 和 伤 员 服 务 同 一 时 期, 171

184 刘 易 斯 理 查 森 : 天 气 预 报 工 厂 西 线 东 侧 的 许 多 德 国 年 轻 科 学 家, 正 在 莱 比 锡 大 学 (University of Leipzig) 的 地 球 物 理 学 院 (Geophysics Institute) 师 从 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 开 展 研 究 工 作 后 来,10 名 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 手 下 的 年 轻 学 者 被 征 召 入 伍, 很 快 就 离 开 了 实 验 室, 他 的 研 究 随 即 陷 入 困 境 这 些 入 伍 的 德 国 年 轻 人, 有 5 人 在 前 线 阵 亡, 还 有 1 人 就 在 距 离 理 查 森 50 英 里 范 围 内 的 法 国 第 14 集 团 军 附 近, 他 们 正 在 香 槟 市 (Champagne, 在 法 国 西 北 部 勒 芒 市 以 东 ) 附 近 的 平 原 上, 快 速 修 筑 德 - 法 边 界 的 军 事 工 事 正 是 这 样 的 一 副 战 争 图 景, 深 深 刺 痛 了 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 于 是 在 1917 年 夏 天, 他 返 回 挪 威, 并 从 此 将 研 究 兴 趣 从 长 期 的 理 论 工 作 转 向 短 期 的 天 气 预 报 实 务 同 样 是 在 这 战 火 纷 飞 的 1917 年, 躲 在 法 国 战 壕 里 的 理 查 森, 虽 单 枪 匹 马 却 下 定 决 心 要 推 进 他 心 中 的 伟 大 事 业, 而 这 恰 恰 是 躲 在 德 国 一 侧 的 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 曾 经 很 想 推 进 但 最 终 被 迫 放 弃 的 事 业 理 查 森 是 一 名 贵 格 派 基 督 徒, 也 是 一 名 坚 定 的 反 战 主 义 者 1 他 参 加 了 在 英 格 兰 组 建 的 教 友 会 救 护 小 组 (Friends 2 Ambulance Unit), 并 以 认 真 勤 奋 的 实 际 行 动, 在 国 家 危 亡 之 时 履 行 了 自 己 的 公 民 责 任 但 是, 这 位 36 岁 的 科 学 家 并 不 是 服 兵 役, 可 能 他 也 从 未 服 过 兵 役 他 是 放 弃 了 对 他 而 言 可 能 是 最 好 的 一 份 工 作, 自 愿 参 加 战 争 的 用 他 的 话 说, 这 就 是 所 谓 内 心 深 处 的 追 求 他 要 用 这 种 无 声 的 抗 议, 来 控 诉 他 亲 眼 目 睹 的 第 一 次 世 界 大 战 的 残 酷 战 场 理 查 森 生 于 1881 年, 是 家 中 5 个 男 孩 和 2 个 女 孩 中 最 小 的 孩 子 他 的 家 庭 是 一 个 贵 格 派 3 (Quaker) 家 庭, 家 门 兴 盛 且 荣 耀, 位 于 英 格 兰 北 部 的 工 业 港 口 座 落 在 泰 恩 河 (Tyne) 上 的 纽 卡 斯 尔 (Newcastle) 市 他 的 父 亲 大 卫 理 查 森 (David Richardson) 是 一 名 制 造 皮 革 的 工 人, 他 的 母 亲 凯 瑟 琳 福 爱 (Catherine Fry) 来 自 于 一 个 谷 物 经 销 商 家 庭 理 查 森 中 学 时 在 约 克 (York) 的 一 所 贵 格 派 寄 宿 学 校 读 书, 后 来 进 入 纽 卡 斯 尔 的 德 姆 理 工 学 院 (Durham College of Science in Newcastle) 读 大 学, 再 后 来 转 入 剑 桥 大 学 的 国 王 学 院 (King's College) 继 续 学 习 为 什 么 理 查 森 一 直 接 受 物 理 等 相 关 学 科 的 训 练, 却 始 终 对 它 们 没 有 兴 趣 ; 而 唯 有 数 学, 令 他 展 现 了 非 同 寻 常 的 天 1 Pacifist, 也 译 作 和 平 主 义 者 2 英 国 贵 格 派 组 建 的 战 地 医 疗 救 护 志 愿 者 组 织, 在 两 次 世 界 大 战 中 为 盟 军 提 供 了 重 要 的 战 地 医 疗 服 务 3 贵 格 派 基 督 徒 的 特 点 是 : 反 战 理 性 和 简 朴

185 173 赋, 并 保 持 了 一 生 的 热 情? 其 实, 尽 管 他 一 生 都 在 不 断 地 用 数 学 的 方 式 提 出 问 题 并 解 决 问 题, 但 这 种 疑 问 仍 然 是 一 种 对 他 的 偏 见 理 查 森 大 学 毕 业 后 花 了 10 年 时 间, 辗 转 于 各 种 各 样 短 期 的 与 科 学 有 关 的 工 作, 包 括 在 阳 光 灯 具 公 司 (Sunbeam Lamp Company) 和 国 家 煤 炭 工 业 有 限 公 司 (National Peat Industries Limited) 上 过 班 在 1909 年, 他 迎 娶 了 剑 桥 同 事 的 妹 妹, 出 身 科 学 世 家 的 杜 若 兮 嘉 奈 特 (Dorothy Garnett) 小 姐 由 于 嘉 奈 特 不 幸 地 遭 遇 7 次 流 产, 他 们 没 有 自 己 的 孩 子 理 查 森 后 来 收 养 了 2 个 男 孩 和 1 个 女 孩 嘉 奈 特 是 他 们 家 庭 的 支 柱, 她 每 日 操 劳 于 家 务, 以 弥 补 理 查 森 不 事 劳 动 的 性 格, 不 仅 如 此, 她 甚 至 一 直 给 予 理 查 森 情 感 道 义 甚 至 科 学 上 的 支 持, 因 为 理 查 森 在 工 作 中 也 常 常 是 独 来 独 往 我 几 乎 不 知 道 什 么 是 孤 独, 理 查 森 曾 这 样 写 道, 每 当 一 个 人 时, 我 通 常 都 感 觉 很 安 详 ; 而 当 周 围 人 多 时, 我 反 而 会 感 觉 局 促 不 安 理 查 森 视 自 己 古 怪 的 性 格 为 双 刃 剑, 有 好 有 坏 我 总 是 受 我 内 心 意 志 的 驱 使, 有 时 很 隐 秘, 有 时 很 挫 败, 有 时 很 愚 蠢, 有 时 又 很 明 智 正 是 他 不 同 寻 常 的 性 格, 给 了 他 不 同 寻 常 的 创 意, 但 也 同 时 常 常 令 他 受 到 阻 力, 甚 至 非 议 对 英 国 地 球 物 理 学 家 杰 弗 里 泰 勒 (Geoffrey Taylor) 而 言, 理 查 森 就 是 一 个 非 常 有 趣 非 常 有 创 见 的 角 色 ; 但 他 总 是 与 他 的 同 伴 想 的 不 一 样, 也 很 少 会 被 他 的 同 伴 理 解 理 查 森 第 一 篇 重 要 的 科 学 论 文 发 表 于 1910 年 的 伦 敦 皇 家 学 会, 题 目 是 物 理 问 题 中 微 分 方 程 的 差 分 算 数 解 - 在 一 个 砖 石 结 构 大 坝 应 力 分 析 中 的 应 用 (The approximate arithmetical solution by finite differences of physical problems involving differential equations, with an application to the stresses in a masonry dam) 在 他 任 职 于 那 几 个 公 司 时, 他 尝 试 了 很 多 富 有 创 新 性 的 方 法 解 微 分 方 程, 创 造 了 一 系 列 符 号 语 言 用 于 描 述 客 观 世 界 的 变 化 关 系 他 一 直 在 寻 找 一 个 机 会, 得 以 更 好 地 应 用 他 的 这 些 方 法 他 在 1908 年 曾 这 样 写 道 : 他 相 信 科 学 发 现 中 最 鼓 舞 人 心 的 部 分, 就 是 数 学 的 实 际 应 用 这 之 后 又 过 了 5 年, 理 查 森 终 于 作 为 一 名 曾 经 的 物 理 学 家, 转 到 了 气 象 学 领 域, 而 这 个 领 域 十 分 需 要 他 发 明 的 那 些 差 分 算 法 1913 年, 他 如 愿 以 偿 地 被 委 任 到 埃 斯 科 达 勒 姆 观 象 台 (Eskdalemuir Observatory) 做 负 责 人, 那 是 一 个 位 于 苏 格 兰 的 观 测 地 磁 和 气 象 的 研 究 机 构, 附 属 于 英 国 气 象 局 和 伦 敦 皇 家 学 会 这 个 稳 定 而 舒 适 的 职 位 很 显 然 是

186 刘 易 斯 理 查 森 : 天 气 预 报 工 厂 图 19.1: 刘 易 斯 理 查 森 的 肖 像 照 片

187 175 理 查 森 离 开 大 学 飘 摇 了 10 年 之 后 最 好 的 工 作 机 会 他 们 给 他 的 薪 水 是 350 镑, 这 在 当 时 是 相 当 优 厚 的 待 遇 ; 还 给 他 提 供 了 一 套 别 墅 ; 一 个 工 作 助 手 ; 以 及 他 梦 寐 以 求 的 那 种 远 离 尘 嚣 幽 静 偏 僻 的 工 作 环 境 走 马 上 任 后, 最 先 映 入 理 查 森 脑 海 中 的, 就 是 一 幅 近 乎 于 梦 幻 的 天 气 预 报 工 厂 的 想 法, 这 是 一 个 几 乎 完 全 类 似 于 今 天 用 计 算 机 进 行 数 值 天 气 预 报 (Numerical Weather Prediction) 的 想 法 在 他 那 个 时 代, 他 脑 海 中 的 计 算 机 就 是 人 对 于 脑 海 中 的 这 份 图 景, 他 这 样 描 述 道 : 在 一 个 类 似 剧 院 但 没 有 舞 台 的 大 厅 中, 有 无 数 的 计 算 机 在 四 面 八 方 环 绕 分 布, 这 个 剧 场 全 部 的 内 壁 上 正 好 拼 贴 一 张 世 界 地 图, 在 世 界 地 图 对 应 的 各 个 地 方, 摆 放 相 应 位 置 的 计 算 机, 每 一 个 人 负 责 计 算 他 所 在 格 点 大 气 状 态 的 变 化 量, 从 剧 场 地 板 正 中 心 立 起 一 个 半 高 的 柱 子, 支 撑 一 个 指 挥 台 到 剧 场 正 中 心, 一 个 人 在 那 里 负 责 指 挥 协 调 整 个 预 报 工 厂 的 一 切, 就 像 交 响 乐 团 的 指 挥 那 样, 令 所 有 计 算 机 们 按 照 一 定 顺 序 一 个 接 一 个 地 快 速 计 算 在 中 心 指 挥 台, 还 要 有 4 名 专 职 人 员, 负 责 及 时 收 集 计 算 出 的 预 报 结 果, 并 通 过 一 个 气 动 运 输 装 置 发 送 到 另 一 个 安 静 的 房 间, 在 那 里, 这 些 预 报 结 果 要 被 编 码, 并 用 电 台 发 送 到 无 线 电 中 继 站 对 其 他 人 而 言, 理 查 森 的 设 想 简 直 就 是 白 日 梦 但 对 理 查 森 而 言, 这 绝 不 是 空 穴 来 风 这 个 梦 想 意 义 重 大, 在 他 眼 里, 这 是 一 个 目 的 导 向 明 确 的 梦 想, 而 且 他 日 后 很 认 真 地 践 行 了 这 个 梦 想 天 气 预 报 工 厂 不 仅 仅 代 表 了 理 查 森 对 未 来 天 气 预 报 的 远 见, 它 更 是 一 个 雄 心 勃 勃 艰 巨 的 数 学 研 究 计 划 为 此, 他 即 将 启 程 理 查 森 把 这 个 梦 想 告 诉 了 他 的 上 级, 英 国 气 象 局 局 长 纳 皮 尔 史 奥 (Napier Shaw) 史 奥 随 即 给 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 (Vilhelm Bjerknes) 写 信, 向 他 索 要 两 本 他 写 的 有 关 大 气 动 力 学 的 新 著, 以 转 交 理 查 森 史 奥 在 信 中 告 诉 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 : 有 一 天, 理 查 森 告 诉 了 我 他 想 在 荷 兰 海 牙 建 造 一 座 类 似 宫 殿 的 建 筑, 里 面 摆 放 500 台 电 脑, 用 于 处 理 全 世 界 的 观 测 资 料 所 有 电 脑 都 受 制 于 大 厅 中 心 的 一 个 指 挥 间, 每 一 个 电 脑 只 处 理 它 所 在 格 子 的 观 测 数 据 我 已 告 诉 他 您 已 经 开 展 了 类 似 的 研 究, 因 此 我 建 议 他 能 吸 取 您 已 有 的 经 验 和 结 果 在 理 查 森 的 名 著 数 值 过 程 的 天 气 预 报 (Weather Prediction by Numerical Process) 中, 他 对 此 表 达 了 谢 意 : 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 和 挪 威 学 派 的

188 刘 易 斯 理 查 森 : 天 气 预 报 工 厂 很 多 研 究, 都 展 现 了 微 分 方 程 所 具 有 的 深 刻 意 义 当 我 读 了 他 的 书 统 计 学 和 动 力 学 之 后 不 久, 我 就 开 始 着 手 我 的 工 作, 而 他 们 的 结 果 对 我 有 着 深 刻 的 影 响 从 1913 年 至 1916 年, 理 查 森 在 埃 斯 科 达 勒 姆 观 象 台, 忙 于 行 政 管 理 科 研 工 作 和 各 种 观 测 任 务 即 便 如 此, 他 还 是 在 这 段 时 间 里 完 成 了 他 伟 大 著 作 的 第 一 版 手 稿 他 已 经 把 人 们 已 知 的 描 述 大 气 运 动 的 原 始 方 程, 转 换 成 他 在 1910 年 所 发 明 的 差 分 格 式 以 适 合 求 解 另 外, 他 自 己 也 推 导 了 一 些 物 理 公 式, 以 解 决 一 些 悬 而 未 决 的 问 题 4 基 本 思 想 就 是, 大 气 气 压 速 度 等, 都 要 表 示 成 数 字, 并 插 值 到 规 范 的 经 度 纬 度 和 高 度 格 点 上, 以 便 给 出 大 气 的 瞬 时 状 态 空 间 上 要 覆 盖 足 够 大 的 范 围, 高 度 要 达 到 比 如 20 公 里 以 上, 他 这 样 写 道 他 还 总 结 出 一 整 套 处 理 格 点 数 据 的 算 术 方 法, 以 求 得 下 一 个 时 间 片 各 个 格 点 的 大 气 状 态 数 据 他 甚 至 还 搞 出 了 一 大 套 计 算 表 格 以 方 便 计 算, 就 和 今 天 用 于 数 值 天 气 预 报 的 程 序 一 样 史 奥 将 理 查 森 的 第 一 版 手 稿 向 皇 家 学 会 做 了 介 绍, 皇 家 学 会 承 诺 只 收 取 100 镑 就 帮 他 出 版 但 是 理 查 森 却 认 为 时 机 还 不 成 熟, 他 不 想 这 么 早 看 到 这 本 书 出 版 他 觉 得 他 已 经 把 筹 建 天 气 预 报 工 厂 所 需 的 数 学 概 念 方 法 和 流 程 都 介 绍 清 楚 了, 但 他 还 从 未 运 行 过 这 样 的 工 厂, 从 未 亲 身 实 践 过 他 的 设 想, 还 从 未 发 布 过 一 次 预 报 这 项 极 为 艰 难 的 需 要 海 量 计 算 的 工 作, 若 能 在 苏 格 兰 郊 外 静 谧 的 观 象 台 里 舒 舒 服 服 地 完 成, 显 然 是 最 理 想 不 过 的 了 但 是, 此 时 的 第 一 次 世 界 大 战 已 激 战 两 年 有 余, 战 争 一 直 压 着 理 查 森, 令 他 喘 不 过 气 来 其 实 他 完 全 没 有 必 要 在 1916 年 做 那 样 的 选 择 理 查 森 是 观 象 台 的 负 责 人, 对 国 家 而 言 像 他 这 样 的 重 要 人 物 是 不 需 要 应 征 入 伍 的 而 且 退 一 万 步 说, 他 已 结 婚, 已 是 一 个 35 岁 的 中 年 人, 他 确 实 没 有 必 要 在 1916 年 应 征 入 伍 但 理 查 森 有 他 自 己 的 理 由, 他 自 己 把 自 己 推 向 了 一 条 生 死 未 卜 的 险 峻 之 路 作 为 一 个 深 刻 的 反 战 主 义 者, 理 查 森 将 自 己 多 年 的 学 术 生 涯 奉 献 给 了 反 战 的 决 定, 他 甚 至 觉 得 自 己 没 有 选 择 多 年 之 后, 在 理 查 森 的 晚 年, 他 这 样 评 价 当 时 在 观 象 台 所 做 出 的 情 绪 化 的 决 定 : 在 1914 年 8 月, 我 怀 着 强 烈 的 好 奇 心 想 近 距 离 观 察 战 争, 却 又 强 烈 地 反 感 战 争 中 杀 人 的 残 忍 这 两 种 情 绪 让 我 左 右 摇 摆 于 对 公 民 职 责 的 追 求, 和 对 我 4 理 查 森 自 己 设 计 并 计 算 了 模 式 中 所 需 要 的 物 理 过 程, 这 是 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 原 始 方 程 组 所 不 曾 包 括 的

189 177 是 否 能 忍 受 这 种 危 险 的 怀 疑 之 中 终 于, 理 查 森 与 1916 年 5 月 辞 去 了 那 份 待 遇 优 厚 对 科 研 而 言 非 常 稳 定 的 职 位 带 着 手 稿, 和 心 里 盘 算 着 的 庞 大 的 计 算 任 务, 他 奔 赴 战 场 那 份 手 稿 在 战 争 中 几 经 修 改, 还 给 出 了 一 个 计 算 的 例 子, 这 两 者 都 是 在 1916 年 至 1918 年, 在 法 国 战 场 上 往 返 运 送 伤 员 的 间 隙 中 完 成 的 他 在 书 中 这 样 写 道, 由 于 战 场 上 条 件 简 陋 到 令 人 难 以 忍 受 的 程 度, 我 所 谓 的 办 公 室 就 是 放 在 寒 冷 角 落 里 的 一 堆 干 草 随 法 国 第 14 集 团 军 的 前 线 生 活 无 比 艰 难 危 险 而 惨 烈, 很 多 人 时 不 时 神 情 恍 惚 地 在 死 亡 边 缘 挣 扎 理 查 森 曾 这 样 描 述 他 的 工 作 如 何 在 一 次 战 斗 中 瞬 间 就 化 为 乌 有 : 在 1917 年 4 月 的 香 槟 市 战 役 中, 我 把 正 在 计 算 的 纸 放 在 屁 股 兜 里, 后 来 行 军 中 丢 失 了, 直 到 几 个 月 后, 我 才 在 原 地 的 一 堆 已 移 为 平 地 的 焦 炭 碎 石 下 重 新 找 到 它 们 为 了 完 成 计 算, 理 查 森 使 用 了 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 提 供 的 一 套 已 发 表 的 对 1910 年 5 月 20 日 的 观 测 数 据 集 这 套 数 据 集 是 由 遍 布 整 个 欧 洲 的 观 象 台, 在 国 际 探 空 日 (International Balloon Day) 对 高 层 大 气 所 做 的 特 殊 观 测 理 查 森 想 用 这 套 数 据 来 验 证 自 己 的 方 法, 外 推 计 算 6 个 小 时 的 变 化, 再 把 结 果 和 同 一 天 稍 晚 时 刻 的 观 测 数 据 进 行 对 比 遗 憾 的 是, 理 查 森 以 极 大 的 耐 心, 在 如 此 艰 难 困 苦 的 条 件 下 完 成 的 第 一 次 纯 手 工 预 报, 却 以 巨 大 的 失 败 而 告 终 其 结 果 被 他 自 己 称 为 如 此 刺 眼 的 错 误, 比 如 他 的 计 算 所 得 到 的 大 气 压 在 6 小 时 中 的 变 化, 百 倍 于 实 际 的 变 化 量 理 查 森 将 错 误 的 原 因 归 结 为 风 场 数 据 的 质 量 不 高 今 天, 当 人 们 重 新 计 算 理 查 森 的 试 验 时, 发 现 可 能 是 因 为 当 时 的 计 算 过 程 中 缺 少 现 在 模 式 中 常 用 的 所 谓 初 始 化 (Initialization) 部 分, 这 是 导 致 他 的 计 算 偏 差 过 大 的 最 主 要 原 因 理 查 森 最 终 也 没 有 在 他 正 式 出 版 的 著 作 中 掩 盖 这 次 失 败 的 试 验, 因 为 他 是 一 名 真 正 的 科 学 家 不 仅 如 此, 即 使 其 他 人 并 不 都 这 样 认 为, 但 理 查 森 仍 坚 信, 他 所 发 明 的 数 值 天 气 预 报 过 程 是 如 此 重 要 而 基 本, 绝 不 会 因 为 这 一 次 试 验 没 有 成 功 而 受 到 任 何 影 响 理 查 森 并 不 是 战 斗 人 员, 因 此 他 在 救 护 车 中 的 服 务 使 他 与 战 争 中 最 惨 烈 的 一 面 - 死 人 - 保 持 了 一 定 距 离 并 且, 由 于 在 数 学 上 的 孜 孜 以 求 以 及 常 常 思 考 其 它 科 学 问 题, 他 的 业 余 时 间 总 是 比 其 他 战 士 过 得 更 丰 富 多 彩 可 即 使 是 这 样, 在 他 和 其 他 55 名 同 伴, 驾 驶 22 辆 救 护 车, 所 构 成 的 这 个 英 国 人 救 护 站 中, 还 是 有 13 人 由 于 第 一 次 受 到 战 争 中 大 规 模 破 坏 性 武 器 的 影

190 刘易斯 理查森: 天气预报工厂 图 19.2: 理查森梦想中的天气预报工厂 响 产生了神经性损伤 不止一次地 他们要遭受重型火炮的轰炸 特别是 在 1917 年香槟市战役中 他们在战场临时救护站和后方一个村庄里的伤 员分类处理中心之间 来回摆渡伤员 就受到了惨烈的炮火袭击 理查森 最终于 1919 年离开了战场回到英格兰 像许多从战区返回家乡的老兵一 样 他也患上了严重的神经性疾病 理查森的儿子史蒂芬 理查森 Stephen Richardson 多年以后仍记得每当夜里叫醒他父亲时 父亲脸上仿佛总挂着 被炸弹横扫的惊恐表情 在战后很长一段时间里 隆隆炮声都在他父亲的噩 梦中萦绕不去 理查森后来写过很多有关战争的文章 特别是他个性鲜明 地用他擅长的数学方程 量化地计算了许多战争的原因和结果 但与无数 从战场上活着回来的老兵一样 理查森在整个后半生中从没有提及过他在 前线的任何经历 一个字也没有 1922 年 距离他在埃斯科达勒姆观象台任主任时所完成的第一版手稿

191 179 6 年 之 后, 数 值 过 程 的 天 气 预 报 终 于 得 以 正 式 出 版 他 说, 是 战 争 及 其 后 遗 症, 拖 延 了 这 本 书 的 出 版 史 奥 作 为 英 国 气 象 局 局 长, 非 常 欢 迎 理 查 森 再 次 回 到 气 象 局 工 作 他 委 派 理 查 森 到 本 森 观 象 台 (Benson Observatory) 任 研 究 员, 并 让 他 在 那 里 与 当 时 高 层 大 气 探 测 和 辐 射 方 面 的 顶 尖 科 学 家 威 廉 戴 恩 斯 (William H. Dines) 合 作 戴 恩 斯 比 理 查 森 年 长 25 岁, 但 他 们 两 人 非 常 投 缘, 无 论 是 对 科 学 的 热 情, 还 是 研 发 观 测 仪 器, 亦 或 是 孤 僻 的 性 格, 两 人 都 默 契 有 嘉 理 查 森 因 此 在 1920 年 和 1921 年 重 写 了 他 的 手 稿, 并 在 鸣 谢 部 分 感 谢 了 戴 恩 斯 对 他 的 慷 慨 帮 助 受 惠 于 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 的 影 响 和 戴 恩 斯 的 指 导, 数 值 过 程 的 天 气 预 报 这 本 书 几 乎 在 任 何 人 看 来 都 是 完 美 和 无 懈 可 击 的, 唯 独 理 查 森 本 人 略 感 遗 憾 想 在 如 此 复 杂 的 数 学 问 题 上 颠 覆 传 统, 最 好 还 要 有 一 点 异 想 天 开 的 幽 默 感, 这 才 是 理 查 森 所 期 望 的 全 部 和 完 美 书 中 最 复 杂 的 数 学 计 算 部 分, 是 伴 随 着 他 幻 想 的 天 气 预 报 工 厂 的 图 景 进 行 介 绍 的 而 书 中 关 于 积 云 对 流 中 的 湍 流 和 湍 涡 的 部 分, 又 是 这 样 生 动 地 表 达 的 : 大 涡 旋 中 套 着 很 多 小 涡 旋, 是 为 了 给 它 们 提 供 速 度 ; 小 涡 旋 中 还 有 更 小 的 涡 旋, 直 到 最 后 变 成 了 粘 性, 可 能 最 终 要 达 到 分 子 层 次 了 吧 尽 管 理 查 森 书 中 的 数 学 内 容 复 杂 而 艰 深, 而 且 对 阅 读 这 本 书 的 同 行 而 言 需 要 有 很 高 的 微 积 分 水 平, 但 理 查 森 并 没 有 因 此 而 感 到 不 安 我 知 道 这 些 计 算 方 案 很 复 杂, 那 是 因 为 大 气 本 身 就 很 复 杂, 理 查 森 这 样 写 道, 天 气 本 身 就 是 混 沌 而 复 杂 的 过 程, 地 球 流 体 力 学 的 现 实 情 况, 确 实 很 难 像 其 它 物 理 问 题 那 样 得 到 优 美 的 简 化 理 查 森 在 一 份 私 人 笔 记 中 写 到, 他 已 观 察 到 像 爱 因 斯 坦 一 样 的 理 论 物 理 学 家, 总 是 从 直 觉 上 倾 向 于 简 化 而 优 美 的 东 西, 这 使 得 他 们 在 自 己 的 领 域 中 取 得 了 巨 大 成 功 并 大 放 异 彩! 如 果 他 们 肯 屈 尊 加 入 气 象 学 界, 也 许 我 们 这 个 学 科 会 猛 然 进 步 很 多, 他 说, 但 是 我 想 他 们 也 许 不 得 不 放 弃 原 来 那 种 真 理 之 美 在 于 简 单 的 想 法 在 这 本 书 中, 理 查 森 还 想 吸 引 读 者 的 目 光 于 那 些 计 算 表 格 上, 这 些 表 格 是 被 用 来 减 少 总 计 算 量 的 据 他 估 计, 总 共 需 要 人 ( 或 计 算 机 ) 共 同 计 算, 才 能 跟 得 上 全 球 观 测 数 据 的 采 集 间 隔, 尽 管 这 想 法 让 他 自 己 都 觉 得 有 点 异 想 天 开 而 在 最 近 的 一 次 重 新 估 算 中, 爱 尔 兰 气 象 局 的 气 象 学 家 彼 得 林 奇 (Peter Lynch) 甚 至 将 同 时 工 作 的 计 算 人 数 提 高 到 了 人 不 论 哪 个 数 字 是 准 确 的, 理 查 森 已 清 楚 表 明 了 他 的 结 论 : 也 许 在 很 遥 远 的 未 来,

192 刘 易 斯 理 查 森 : 天 气 预 报 工 厂 计 算 能 力 的 进 步 终 有 一 天 会 超 越 天 气 理 论 与 知 识 的 发 展, 那 时 人 类 计 算 的 成 本 将 大 大 降 低 但 目 前, 这 还 是 一 个 梦 1922 年, 这 本 书 发 行 之 后 好 评 如 潮, 甚 至 被 视 为 科 学 界 的 重 要 成 就, 但 真 正 理 解 这 本 书 的 人 却 少 而 又 少 在 那 个 时 代, 从 事 气 象 研 究 的 许 多 科 学 家, 都 不 能 完 全 跟 上 和 理 解 理 查 森 书 中 复 杂 的 数 学 并 且 在 没 有 电 子 计 算 机 的 年 代, 除 了 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 之 外, 再 没 有 第 二 个 人 很 认 真 地 去 努 力 实 现 数 值 计 算 的 梦 想, 再 没 有 第 二 个 人 真 的 相 信 终 有 一 天 数 值 计 算 的 天 气 预 报 将 完 胜 人 类 已 有 的 认 知 理 查 森 书 中 所 记 述 的 那 次 他 在 一 战 中 重 要 的 失 败, 可 能 某 种 程 度 上 也 阻 碍 了 后 人 在 数 值 天 气 预 报 方 面 做 进 一 步 的 尝 试 特 别 是 当 时 来 自 卑 尔 根 学 派 的 很 多 实 用 而 清 晰 的 天 气 学 发 现, 还 如 日 中 天 地 吸 引 了 所 有 人 目 光 毕 竟 即 使 有 再 快 的 计 算 员, 即 使 有 质 量 再 好 的 观 测 数 据 作 为 输 入, 理 查 森 所 提 出 的 方 案 也 确 实 是 太 复 杂 了 在 天 气 预 报 方 面, 这 么 耗 时 的 流 程 很 难 让 别 人 承 认 它 是 一 个 实 用 的 方 案 理 查 森 备 感 失 望 和 消 沉, 因 为 他 发 现 动 力 气 象 学 界 几 乎 没 有 一 个 人 跟 随 他 书 中 的 方 案 去 做 试 验 ; 但 比 这 更 不 幸 的 是, 就 在 这 本 书 付 梓 之 前, 来 自 科 学 之 外 的 事 最 终 使 理 查 森 彻 底 离 开 了 气 象 界 在 第 一 次 世 界 大 战 结 束 后, 英 国 气 象 局 的 运 营 权 转 交 到 空 军 部 门, 这 严 重 冒 犯 了 理 查 森 对 科 学 的 热 情 和 对 反 战 的 信 仰 1920 年 夏, 尽 管 理 查 森 仍 选 择 了 继 续 为 气 象 局 工 作, 但 之 后 不 久, 气 象 局 局 长 就 评 价 他 的 这 个 决 定 是 气 象 史 上 最 悲 剧 的 决 定, 因 为 事 实 上, 理 查 森 仅 在 气 象 局 工 作 了 几 年, 之 后 便 选 择 了 彻 底 离 开 在 1953 年 理 查 森 死 后 不 久, 他 的 太 太 杜 若 兮 在 一 份 颂 词 中 回 忆 道 : 当 他 得 知 气 象 局 里 那 些 对 高 层 大 气 研 究 感 兴 趣 的 人, 竟 然 曾 经 是 毒 气 专 家 时, 他 的 心 都 碎 了 理 查 森 随 即 停 止 了 他 的 气 象 研 究, 亲 手 撕 毁 了 所 有 未 发 表 的 论 文 这 对 他 而 言 代 价 有 多 大, 恐 怕 没 人 知 道! 理 查 森 在 剩 下 的 几 十 年 间, 把 绝 大 部 分 时 间 都 献 给 了 除 气 象 学 以 外 的 其 它 科 学 5, 再 也 没 回 到 气 象 界 来 除 了 一 开 始 人 们 对 他 的 理 论 还 有 些 情 理 之 中 的 犹 豫 外, 林 奇 写 道, 理 查 森 所 具 有 的 所 有 先 见 之 明, 今 天 已 被 全 世 界 的 气 象 学 家 所 认 同 他 的 研 究 也 被 公 认 为 是 现 代 数 值 天 气 预 报 的 奠 基 性 工 作 遗 憾 的 是, 理 查 森 没 能 活 到 亲 眼 见 证 数 值 天 气 预 报 得 以 实 现 的 那 一 天, 但 是 他 活 到 了 见 思 5 晚 年 的 理 查 森 尝 试 用 数 学 的 方 法 研 究 战 争, 这 反 映 了 他 一 生 都 在 对 战 争 进 行 深 刻 的 反

193 181 证 它 即 将 实 现 的 那 一 刻 1952 年, 另 一 位 杰 出 的 气 象 学 家 朱 尔 查 尼 (Jule Charney), 寄 给 理 查 森 几 篇 论 文, 这 些 论 文 记 录 了 他 们 用 计 算 机 运 行 简 化 的 大 气 数 值 模 式 的 最 新 进 展 当 时 这 位 年 事 已 高 的 老 者 立 刻 向 查 尼 表 示 祝 贺 : 这 是 极 大 的 科 学 进 步, 尽 管 当 年 那 个 叫 理 查 森 的 人 没 有 算 对 刘 易 斯 理 查 森 于 1953 年 9 月 30 日 在 苏 格 兰 奇 芒 (Kilmun) 市 的 家 中 逝 世, 享 年 71 岁 他 在 睡 梦 中 因 心 脏 病 发 作 而 去 世, 离 开 的 很 安 详

194 刘 易 斯 理 查 森 : 天 气 预 报 工 厂

195 Storm Watcher 20 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 从 极 锋 到 厄 尔 尼 诺 1917 年, 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 (Jacob Bjerknes) 离 开 莱 比 锡 城 启 程 去 卑 尔 根 市, 他 目 睹 了 他 父 亲 把 推 动 大 气 动 力 学 的 愿 望 让 步 给 更 加 迫 切 的 战 争 需 要 像 刘 易 斯 理 查 森 (Lewis Fry Richardson) 一 样, 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 (Vilhelm Bjerknes) 确 信 天 气 的 奥 秘 最 终 会 被 物 理 定 律 揭 开, 但 是 对 理 论 的 笃 信 却 不 能 解 决 逐 渐 逼 近 的 全 国 大 饥 荒 的 威 胁 挪 威 因 为 在 战 争 中 持 中 立 观 点 而 受 到 孤 立 战 争 导 致 在 冰 岛 和 英 国 大 陆 以 及 海 洋 的 观 测 削 减, 农 夫 和 渔 民 们 非 常 渴 望 一 个 新 的 天 气 信 息 来 源 可 以 帮 助 他 们, 以 最 终 解 决 国 家 的 粮 食 危 机 在 从 瑞 典 独 立 出 来 (1905 年 ) 后 的 第 12 年, 挪 威 面 临 着 严 重 的 贫 困 危 机, 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 知 道 自 己 的 爱 国 使 命 但 是, 这 三 个 德 国 莱 比 锡 城 的 理 论 物 理 学 家 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 皮 耶 克 尼 斯 和 另 一 个 卡 耐 基 助 手 瑞 典 年 轻 人 哈 尔 沃 索 伯 格 (Halvor Solberg), 到 底 对 具 体 的 每 日 天 气 预 报 了 解 多 少? 虽 然 德 国 军 方 向 地 球 物 理 研 究 机 构 寻 求 有 关 战 场 上 高 层 大 气 情 况 的 预 报, 但 是 却 没 有 提 到 每 日 天 气 预 报 这 个 新 的 小 组 希 望 可 以 把 这 项 业 务 变 成 他 们 的 优 势 他 们 不 想 模 仿 以 前 不 可 靠 的 经 验 方 法 : 在 地 图 上 画 出 表 面 气 压 场, 使 用 左 右 手 定 则 和 直 觉 预 言 它 们 和 第 二 天 的 天 气 的 关 系 第 一 次, 萦 绕 在 天 气 预 报 中 的 问 题 将 面 183

196 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 : 从 极 锋 到 厄 尔 尼 诺 临 这 些 积 极 的 物 理 学 家 的 挑 战 然 而, 他 们 不 准 备 追 求 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 的 研 究 目 标, 即 通 过 描 述 物 理 定 律 的 方 称 来 提 前 计 算 出 天 气 情 况, 他 们 预 期 他 们 可 以 发 明 出 一 种 改 进 预 报 技 巧 的 科 学 方 法 他 们 没 有 想 到, 皮 耶 克 尼 斯 可 以 如 此 迅 速 地 实 现 他 们 的 预 期 皮 耶 克 尼 斯 为 自 己 制 定 了 一 个 特 别 的 协 调 理 论 与 实 践 的 研 究 方 案 赫 伯 特 佩 措 尔 徳 (Herbert Petzold), 莱 比 锡 地 球 物 理 研 究 所 的 第 一 个 博 士 生, 被 安 排 研 究 出 现 在 地 面 温 度 场 压 力 场 和 风 场 上 的 辐 合 线 (convergence line) 在 研 究 所 里, 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 对 这 些 特 征 很 有 研 究 兴 趣 同 时, 战 争 中 出 现 的 新 式 大 规 模 杀 伤 性 武 器 长 程 大 炮 毒 气 和 飞 行 器, 对 敌 对 双 方 的 气 象 学 家 们 都 提 出 了 新 的 挑 战 和 要 求 在 莱 比 锡, 德 国 航 空 中 心 想 知 道 这 些 辐 合 线 是 否 与 能 够 瞬 间 产 生 并 与 给 飞 艇 和 飞 机 带 来 威 胁 的 飑 线 有 关 佩 措 尔 徳 的 早 期 研 究 证 明 这 些 致 命 的 威 胁 确 实 与 那 些 表 示 温 度 和 气 压 场 上 有 着 强 烈 梯 度 和 辐 合 风 的 流 线 有 一 定 联 系 然 而, 在 进 行 了 一 年 研 究 以 后, 这 位 青 年 就 被 招 往 前 线,1916 年 他 牺 牲 在 凡 尔 登 佩 措 尔 徳 的 研 究 被 18 岁 的 皮 耶 克 尼 斯 接 管, 后 者 于 1916 年 进 入 到 他 父 亲 的 实 验 室 在 那 一 年 的 德 国 气 象 学 杂 志 上, 皮 耶 克 尼 斯 在 他 的 第 一 篇 科 学 文 章 中 把 辐 合 线 定 义 为 : 冷 空 气 侵 入 时, 把 在 其 面 前 的 暖 空 气 抬 起 来 后, 具 有 阴 雨 阵 雨 或 暴 雨 的 带 状 区 域 的 前 部 边 界 挪 威 开 始 实 行 食 物 定 量 供 给, 到 1918 年 春 天, 食 物 的 供 给 量 已 经 低 到 了 极 其 危 险 的 水 平 在 挪 威 政 府 的 财 政 和 挪 威 海 军 的 强 力 支 持 下, 老 皮 耶 克 尼 斯 访 问 了 挪 威 西 部 的 几 乎 每 一 个 前 哨 战, 在 海 岸 和 北 海 中 的 海 岛 上 建 立 起 了 一 套 独 立 的 天 气 观 测 站 网 络 卑 尔 根 的 研 究 组 希 望 通 过 他 们 丰 富 的 局 地 资 料 来 弥 补 冰 岛 和 不 列 颠 的 观 测 数 据 的 缺 失 以 前 只 有 9 个 观 测 站 的 地 方, 现 在 有 了 90 个 1918 年 春 天 庄 稼 生 长 的 时 节, 挪 威 的 农 民 们 将 拥 有 其 它 任 何 国 家 都 没 有 的 天 气 预 报 服 务 自 然 而 然 地, 卑 尔 根 的 物 理 学 家 们 也 将 会 拥 有 最 珍 贵 的 风 场 以 及 其 它 地 表 变 量 场 的 详 细 观 测, 这 些 资 料 能 够 详 细 地 展 现 中 纬 度 气 旋 的 到 来 与 行 进 对 皮 耶 克 尼 斯 来 说, 拥 有 精 细 的 空 间 分 辨 率 的 观 测 网 络 就 像 拿 着 一 个 显 微 镜 观 察 大 气 整 个 夏 天 的 每 一 个 早 晨, 一 波 新 的 数 据 一 传 来 就 很 快 变 成 了 大 量 研 究 的 对 象 每 天, 为 挪 威 西 部 带 来 降 雨 的 风 暴 的 各 种 维 度 都 被 当 成 研 究 的 重 点 使 资 料 规 范 化 皮 耶 克 尼 斯 正 在 干 一 件 他 的 一 生 中 比

197 185 其 它 任 何 人 都 干 得 好 的 工 作 从 这 些 资 料 和 地 图 中, 这 位 年 轻 科 学 家 的 智 慧 创 造 了 一 种 突 破 性 的 理 解 中 纬 度 风 暴 的 方 法 长 长 的 辐 合 线 对 风 暴 来 说 不 是 偶 然 出 现 的, 他 总 结 道, 它 们 是 风 暴 最 重 要 的 性 质 传 统 的 天 气 预 报 因 为 过 于 关 注 最 易 于 观 测 得 到 的 高 低 压 中 心, 而 没 有 能 够 抓 住 那 些 与 雨 雪 分 布 最 相 关 的 因 素 皮 耶 克 尼 斯 发 现, 两 条 不 连 续 的 线 从 风 暴 的 中 心 辐 射 出 几 公 里 一 条 线 有 细 长 的 雨 带, 似 乎 连 着 风 暴 的 中 心, 并 与 风 暴 向 东 行 进 的 路 线 拥 有 一 样 的 角 度 他 把 这 条 线 称 为 操 舵 线 而 阵 风 线 则 拥 有 一 条 更 细 的 雨 带, 并 按 照 一 个 更 大 的 角 度 从 中 心 辐 射 出 来 其 他 科 学 家 们 的 工 作 一 直 没 能 把 这 种 结 构 弄 清 楚, 而 皮 耶 克 尼 斯 做 到 了 中 纬 度 气 旋 并 不 像 是 传 统 的 天 气 预 报 员 所 描 述 的 近 似 对 称 的 冷 暖 空 气 的 螺 旋 它 们 是 完 全 不 同 的 另 一 种 冷 暖 气 流 模 态 在 两 条 长 长 的 辐 合 线 之 间, 皮 耶 克 尼 斯 定 义 了 一 个 暖 区, 这 个 暖 区 从 中 心 延 伸 出 来, 像 舌 头 一 样 被 冷 空 气 包 围 着 1918 年 10 月,20 岁 的 皮 耶 克 尼 斯 完 成 了 一 篇 可 以 被 视 为 气 象 科 学 里 程 碑 的 文 章 移 动 中 气 旋 的 结 构 这 篇 发 表 在 挪 威 科 学 院 学 报 上 的 8 页 的 文 章 标 志 着 著 名 的 卑 尔 根 气 象 学 派 的 建 立 一 个 气 象 科 学 界 关 于 大 气 研 究 和 预 报 手 段 的 新 纪 元, 从 皮 耶 克 尼 斯 那 个 夏 天 在 挪 威 西 部 的 每 日 天 气 预 报 的 经 验 中 诞 生 了 从 皮 耶 克 尼 斯 的 气 旋 模 型 中 发 展 出 了 一 套 崭 新 的 观 察 和 探 究 中 纬 度 风 暴 和 其 它 天 气 现 象 的 三 维 系 统 辐 合 线 这 个 用 来 描 述 水 平 风 场 上 的 褶 皱 的 词, 在 三 维 模 型 中 演 化 成 不 连 续 面 这 个 重 要 概 念 这 里 是 风 温 度 湿 度 以 及 其 他 描 述 不 同 性 质 和 来 源 气 团 的 变 量 迅 速 变 化 的 区 域, 是 风 暴 发 生 的 区 域 : 沿 着 三 维 模 型 的 缝 隙 地 带, 是 大 气 中 降 雨 和 降 雪 最 多 的 地 带 形 成 云 的 地 带 地 表 和 空 中 的 温 度 和 风 变 化 最 剧 烈 的 地 带 缺 少 发 展 模 型 的 垂 直 剖 面 的 高 空 观 测 资 料 来 的 困 难 促 成 了 另 一 项 突 破 性 的 成 果 就 像 当 初 布 置 密 集 的 站 点 来 抵 消 长 期 观 测 的 短 缺 一 样,1919 年, 他 们 尝 试 用 一 套 间 接 的 航 空 学 系 统 来 弥 补 直 接 高 层 大 气 观 测 的 短 缺 他 们 的 天 气 观 测 员 能 粗 略 地 报 告 云 的 形 成 有 了 新 的 风 暴 模 型 在 手, 仔 细 地 分 析 云 的 形 状 可 以 让 卑 尔 根 的 团 队 在 天 气 过 程 扫 过 挪 威 的 时 候 推 测 出 大 气 垂 直 结 构 的 变 化

198 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 : 从 极 锋 到 厄 尔 尼 诺 图 20.1: 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 的 照 片

199 187 在 1918 年 到 1924 年 之 间, 皮 耶 克 尼 斯 父 子 哈 尔 沃 索 伯 格 和 一 位 另 外 的 斯 堪 的 纳 维 亚 的 聪 明 的 合 作 者, 创 造 出 一 套 全 新 的 天 气 科 学 理 念 的 根 基 第 一 次, 中 纬 度 气 旋 可 以 被 定 义 为 沿 着 极 锋 而 来, 成 列 到 来 的, 处 在 具 有 一 定 特 点 并 可 预 测 的 发 展 阶 段 上 的 波 动 托 尔 贝 吉 龙 (Tor Bergeron), 一 位 年 轻 的 瑞 典 学 生 合 作 者, 后 来 发 现 : 一 个 气 旋 的 生 命 越 接 近 结 束, 冷 锋 会 越 快 地 移 动, 并 赶 上 暖 锋, 形 成 一 块 他 称 为 锢 囚 锋 的 暖 空 气 悬 在 空 中 的 雷 暴 区 域 索 尔 伯 格 回 顾 标 示 有 观 测 数 据 的 北 大 西 洋 的 地 图, 发 现 一 些 气 旋 在 发 展 的 不 同 阶 段 具 有 不 同 的 特 点 这 个 团 队 的 工 作 因 为 皮 耶 克 尼 斯 和 索 尔 伯 格 1923 年 的 文 章 气 旋 的 生 命 周 期 和 大 气 环 流 的 极 锋 理 论 而 达 到 顶 峰 这 些 概 念 名 词, 为 理 论 研 究 和 实 际 预 报 建 立 起 了 一 套 更 强 有 力 的 分 析 方 法, 是 卑 尔 根 的 科 学 家 们 在 一 战 的 启 发 下 提 出 来 的 战 地 术 语 不 连 续 面 后 来 变 成 了 锋 在 皮 耶 克 尼 斯 的 模 型 中, 阵 风 线 被 叫 做 冷 锋, 操 舵 线 被 叫 做 暖 锋 极 锋, 被 看 作 是 围 绕 着 半 球 的 一 串 连 续 的 波 动, 是 从 极 区 迁 徙 南 下 的 冷 舌 和 从 赤 道 向 北 运 动 的 暖 舌 的 主 要 相 互 作 用 线 在 中 部 偏 东, 暖 空 气 是 胜 利 的 一 方 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 1920 年 在 杂 志 英 国 皇 家 气 象 学 会 季 刊 中 写 道 在 这 里, 它 上 升 到 冷 空 气 上 方, 向 着 极 地 慢 慢 前 行 冷 空 气, 被 暖 空 气 压 制, 逃 到 西 面, 希 望 能 马 上 转 向 南, 从 侧 翼 袭 击 暖 空 气 : 它 从 暖 空 气 的 下 方 作 为 冷 西 风 侵 入 然 而, 卑 尔 根 的 气 象 学 家 还 在 进 行 着 另 外 一 方 面 的 斗 争 从 一 开 始, 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 就 希 望 建 立 气 象 学 的 统 一 随 着 普 遍 的 严 格 的 新 科 学 路 线 加 入 到 复 杂 的 气 象 研 究 和 业 务 天 气 预 报 的 世 界 中 去 到 1920 年 早 些 时 候, 卑 尔 根 学 派 的 气 象 学 家 们 已 经 建 立 起 了 一 个 可 以 允 许 理 论 研 究 者 和 业 务 预 报 员 们 说 统 一 术 语 的 体 系 皮 耶 克 尼 斯 和 他 的 年 轻 的 追 随 者 们 走 遍 全 世 界, 传 播 他 们 的 新 理 念 在 这 些 人 中, 就 有 后 来 成 为 上 个 世 纪 最 有 影 响 的 气 象 学 家 之 一 的 瑞 典 学 生 卡 尔 - 古 斯 塔 夫 罗 斯 贝 (Carl-Gustaf Rossby) 极 锋 理 论 为 气 象 学 的 预 报 和 理 论 研 究 这 两 个 阵 营 之 间 建 立 了 桥 梁, 罗 斯 贝 后 来 写 道 但 是, 从 一 开 始, 卑 尔 根 学 派 的 新 概 念 就 面 临 着 来 自 老 天 气 预 报 员 和 研 究 气 象 学 家 们 的 抵 触 这 两 个 阵 营 一 直 存 在 着 长 期 的 相 互 不 信 任 对 预 报 员 来 说, 理 论 家 几 乎 不 能 给 他 们 带 来 什 么 有 实 际 价 值 的 东 西 对 理 论 家 来 说, 预 报 仍 然 是 在 科 学 范 畴 以 下 的 有 技 巧 的 手 艺 如

200 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 : 从 极 锋 到 厄 尔 尼 诺 罗 斯 贝 发 现 的, 没 有 比 美 国 气 象 局 更 强 烈 地 抵 制 这 套 体 系 的 机 构 了, 他 们 是 反 对 这 套 新 概 念 的 最 后 的 坚 持 者 尽 管 这 套 理 论 对 美 国 蓬 勃 发 展 的 航 空 工 业 具 有 显 而 易 见 的 价 值, 美 国 气 象 局 仍 然 花 了 将 近 20 年 的 时 间 去 适 应 卑 尔 根 学 派 的 预 报 方 法 作 为 挪 威 西 部 气 象 预 报 中 心 的 主 任, 皮 耶 克 尼 斯 在 1924 年 凭 借 他 关 于 气 旋 模 型 和 极 锋 气 象 学 的 工 作 的 重 要 性, 获 得 博 士 学 位 1926 年, 他 作 为 一 名 气 象 学 家 在 冰 岛 帮 助 瑞 典 探 险 家 罗 纳 徳 阿 蒙 森 (Roald Amundsen) 完 成 乘 坐 一 艘 飞 艇 飞 越 北 极 的 历 险 1928 年, 他 和 一 位 卑 尔 根 的 杰 出 眼 科 医 生 的 女 儿, 赫 德 韦 格 博 尔 滕 (Hedvig Borthen) 结 婚 他 们 后 来 有 了 两 个 孩 子 1931 年, 皮 耶 克 尼 斯 离 开 气 象 中 心, 把 它 交 给 了 他 的 同 学 挪 威 人 斯 维 尔 皮 特 森 (Sverre Petterssen), 他 则 前 往 卑 尔 根 地 球 物 理 研 究 所, 成 为 了 一 名 气 象 学 教 授 终 于, 拥 有 了 高 层 大 气 的 资 料, 他 把 他 的 聪 明 头 脑 投 入 到 高 层 大 气 波 动 的 发 展 以 及 它 们 与 中 纬 度 气 旋 的 关 系 的 研 究 中 在 1937 年, 他 发 表 了 另 外 一 篇 关 于 这 个 问 题 的 原 创 性 的 文 章 1939 年 7 月, 皮 耶 克 尼 斯 同 家 人 前 往 美 国 开 始 了 一 次 为 期 8 个 月 的 演 讲 旅 行 然 而, 同 年 9 月, 第 二 次 世 界 大 战 爆 发,1940 年 4 月, 挪 威 被 德 军 攻 占 占 领 持 续 了 五 年 之 久, 在 那 时, 杰 克 皮 耶 克 尼 斯 已 经 成 为 加 州 大 学 洛 杉 矶 分 校 的 气 象 系 主 任 尽 管 1940 年 美 国 讨 论 是 否 加 入 战 争 之 时, 一 些 长 远 计 划 的 军 事 准 备 已 经 在 秘 密 进 行 中 皮 耶 克 尼 斯 接 受 美 国 的 邀 请, 在 加 州 大 学 组 织 了 一 个 旨 在 帮 助 美 国 军 队 培 养 气 象 学 家 的 项 目 他 选 择 在 UCLA 进 行 这 个 项 目, 这 里 是 美 国 五 个 基 于 大 学 的 紧 急 军 事 天 气 训 练 中 心 之 一 UCLA 第 一 堂 课 的 参 加 者 中 有 一 个 平 民 朱 尔 查 尼 (Jule Charney), 这 位 年 轻 的 数 学 物 理 学 家 后 来 坚 定 地 选 择 气 象 学 并 为 这 个 学 科 带 来 了 惊 天 动 地 的 突 破 查 尼 非 常 感 激 皮 耶 克 尼 斯 的 特 别 指 点, 帮 助 他 决 定 致 力 于 天 气 科 学 的 研 究, 虽 然 他 在 理 解 学 习 这 门 科 学 的 过 程 中 又 慢 又 费 劲 查 尼 在 1975 年 回 忆 : 我 以 前 设 想 的 整 齐 简 洁 的 数 学 或 理 论 物 理 范 畴 并 不 适 合 于 大 气 但 是 在 皮 耶 克 尼 斯 的 指 导 下, 我 发 现 虽 然 大 气 极 其 复 杂, 但 是 并 不 是 没 有 希 望 让 我 非 常 佩 服 的 是, 皮 耶 克 尼 斯 可 以 在

201 189 我 认 为 完 全 无 序 的 东 西 中 发 现 规 律 如 果 让 我 说 出 他 的 一 个 特 点, 那 么 这 就 他 最 出 色 的 地 方 : 从 极 其 复 杂 的 庞 大 的 总 是 存 在 着 湍 流 的 数 据 中 发 现 显 著 而 有 特 点 的 事 件 和 过 程 的 能 力 详 细 叙 述 他 从 自 然 中 抽 象 出 结 论 的 过 程, 相 当 于 背 诵 出 了 现 代 气 象 学 的 大 部 分 历 史 他 关 于 锋 锋 面 波 以 及 高 层 波 动 的 发 现, 是 人 们 对 大 气 的 行 为 的 理 解 和 分 类 逐 步 深 入 的 基 础 查 尼 继 续 进 行 着 实 现 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 和 理 查 森 的 梦 想 用 现 代 计 算 机 提 前 计 算 出 大 气 的 变 化 的 必 要 的 数 学 推 演 皮 耶 克 尼 斯 1937 年 发 表 在 德 国 气 象 学 家 杂 志 上 的 德 语 文 章, 阐 述 了 高 空 风 与 地 面 气 旋 之 间 的 联 系, 直 接 导 致 了 查 尼 后 来 在 数 学 上 的 巨 大 突 破 战 后, 在 皮 耶 克 尼 斯 意 识 到 气 象 学 界 的 这 一 颠 覆 性 的 革 命 ( 数 值 天 气 预 报 的 诞 生 ) 后, 他 又 选 择 了 一 个 完 全 不 同 的 研 究 方 向 皮 耶 克 尼 斯 60 岁 时, 在 罗 斯 贝 等 人 的 启 发 下, 建 立 了 一 个 新 的 非 常 适 合 他 的 众 所 周 知 的 聪 明 才 智 的 理 论 研 究 方 向 从 混 沌 中 寻 找 规 律 他 用 15 年 的 时 间 领 导 了 一 个 长 时 空 尺 度 的 海 - 气 相 互 作 用 研 究 他 发 现 大 西 洋 湾 流 后 又 把 他 的 注 意 力 转 移 到 太 平 洋, 并 完 成 了 现 代 气 象 学 最 重 要 的 发 现 之 一 他 的 工 作 的 巨 大 突 破 是 在 年 研 究 从 国 际 地 球 科 学 年 (International Geophysical Year) 收 集 来 的 资 料 时 完 成 的 这 时 正 好 处 在 厄 尔 尼 诺 (El Niño) 时 期, 科 学 家 们 正 在 尝 试 揭 开 海 温 变 暖 的 谜 题 直 到 这 个 时 期, 厄 尔 尼 诺 还 被 看 作 是 一 种 局 地 的 现 象 南 美 沿 岸 的 海 温 变 暖, 或 者 是 种 从 圣 诞 节 开 始 的 季 节 性 的 向 南 的 暖 流, 所 以 秘 鲁 人 用 圣 诞 小 男 孩 的 西 班 牙 语 名 字 来 为 它 命 名 而 地 球 科 学 年 发 表 的 资 料 表 明 厄 尔 尼 诺 是 一 个 影 响 范 围 更 广 的 现 象 另 一 套 未 被 解 决 的 资 料 也 深 深 吸 引 着 这 位 伟 大 的 理 论 学 家 上 个 世 纪 早 期, 英 国 数 学 家 吉 伯 沃 克 (Gilbert Walker) 爵 士 在 印 度 做 关 于 季 风 的 研 究 时 做 了 一 个 有 趣 但 是 不 太 可 信 的 相 关 分 析 沃 克 发 现 热 带 太 平 洋 的 澳 大 利 亚 达 尔 文 和 中 太 平 洋 附 近 的 塔 希 提 的 表 面 气 压 具 有 一 种 规 律 性 的 此 消 彼 长 的 关 系 他 把 这 种 跷 跷 板 似 的 高 低 压 关 系 叫 做 南 方 涛 动 (Southern Oscillation) 另 外 一 些 他 当 时 不 能 解 释 的 东 西 也 深 深 地 吸 引 着 沃 克 他 发

202 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 : 从 极 锋 到 厄 尔 尼 诺 现 了 大 气 中 的 南 方 涛 动 和 一 些 离 它 很 远 的 天 气 情 况 之 间 的 联 系, 比 如 加 拿 大 西 部 的 偏 暖 他 的 同 事 们 当 时 因 为 他 的 这 个 想 法 而 嘲 笑 他 这 个 想 法 当 时 没 有 被 深 入 进 行 下 去, 它 只 是 偶 尔 地 被 关 注, 然 后 很 快 就 被 当 作 一 个 没 有 物 理 意 义 的 单 纯 的 统 计 上 的 相 关 而 被 忽 略 了 在 沃 克 的 研 究 的 50 年 以 后, 皮 耶 克 尼 斯 用 一 种 新 的 观 点 来 看 待 南 方 涛 动 1969 年, 他 在 一 系 列 的 文 章 中 阐 明 了 南 方 涛 动 真 实 的 特 征 皮 耶 克 尼 斯 第 一 次 意 识 到 南 方 涛 动 气 压 跷 跷 板 效 应 和 厄 尔 尼 诺 东 太 平 洋 海 温 升 高, 是 同 一 种 海 洋 尺 度 的 耦 合 过 程 的 两 种 不 同 的 表 现 形 态 皮 耶 克 尼 斯 第 一 次 描 述 了 由 厄 尔 尼 诺 和 南 方 涛 动 (ENSO) 制 造 出 的 连 续 的 反 馈 循 环, 这 些 都 被 当 今 的 科 学 家 们 所 熟 知 他 把 穿 过 热 带 的 海 - 气 之 间 的 大 尺 度 环 流 称 为 沃 克 环 流 (Walker Circulation) 科 学 家 们 花 了 许 多 年 时 间 来 用 观 测 资 料 证 明 他 的 假 设, 他 们 花 了 更 长 的 时 间 来 解 释 ENSO 和 加 拿 大 西 部 的 冬 天 之 间 的 联 系 但 是 皮 耶 克 尼 斯 的 观 点 的 重 要 性 立 刻 就 被 人 们 觉 察 到 了 皮 耶 克 尼 斯 关 于 厄 尔 尼 诺 的 结 构 的 原 创 性 的 文 章 发 表 于 他 那 篇 定 义 中 纬 度 风 暴 的 奠 基 性 文 章 的 50 年 以 后 那 时, 他 已 经 是 UCLA 的 退 休 荣 誉 教 授 了 他 在 年 一 直 担 任 这 个 职 位 1975 年 7 月 7 日, 他 因 为 心 脏 病 突 发 的 并 发 症, 在 他 圣 塔 莫 尼 卡 的 家 中 与 世 长 辞

203 Storm Watcher 21 托 尔 贝 吉 龙 天 才 的 眼 光 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 (Vilhelm Bjerknes) 在 20 世 纪 20 年 代 是 让 其 他 欧 洲 科 学 家 非 常 羡 慕 的 人, 因 为 他 能 把 有 天 赋 的 学 生 吸 引 到 小 小 的 挪 威 卑 尔 根 气 象 机 构 来 学 生 们 的 激 情 和 忠 诚 似 乎 都 来 自 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 的 个 人 魅 力 和 教 育 方 式, 这 些 都 是 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 精 心 策 划 的 招 人 运 动 的 一 部 分 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 曾 亲 眼 目 睹 他 父 亲 的 理 论 物 理 梦 因 为 环 境 孤 立 而 枯 萎, 因 此 他 非 常 强 调 研 究 氛 围 的 重 要 性, 他 称 之 为 科 学 环 境 这 就 是 一 战 前 吸 引 他 到 莱 比 锡 大 学 的 原 因 - 向 广 大 科 学 家 群 体 公 开 研 究 成 果, 并 且 热 衷 于 地 球 物 理 学 院 实 验 室 的 后 备 助 理 非 常 充 足 如 果 要 让 这 种 积 极 的 环 境 在 挪 威 定 型, 特 别 是 卑 尔 根, 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 知 道 他 得 靠 自 己 来 创 造 在 世 界 大 战 期 间, 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 吸 引 了 一 批 年 轻 人 到 挪 威 西 部, 这 些 人 成 为 20 世 纪 最 重 要 的 地 球 物 理 学 家 在 这 批 人 中 有 瑞 典 人 卡 尔 - 古 斯 塔 夫 罗 斯 贝 (Carl-Gustaf Rossby), 一 个 世 界 著 名 的 大 气 科 学 理 论 学 家, 并 一 直 引 领 着 20 世 纪 最 高 的 气 象 成 就 还 有 挪 威 人 哈 罗 德 斯 维 尔 德 鲁 普 (Harald Sverdrup), 一 个 世 界 著 名 的 海 洋 学 家, 也 是 加 州 斯 克 里 普 斯 海 洋 研 究 所 的 负 责 人 但 这 些 人 中, 只 有 一 位 1919 年 来 到 卑 尔 根 的 27 岁 瑞 典 气 候 学 家 受 到 的 邀 请 最 为 热 切, 对 基 本 公 式 和 新 研 究 方 法 天 气 预 报 技 术 的 推 191

204 托 尔 贝 吉 龙 : 天 才 的 眼 光 行 的 贡 献 也 最 大 托 尔 贝 吉 龙 (Tor Bergeron) 从 1908 年 就 对 气 象 感 兴 趣 了, 那 时 他 所 在 的 瑞 典 寄 宿 学 校 的 老 师 派 他 连 续 一 个 月 每 天 观 察 气 压 计 从 此 他 就 养 成 记 录 天 气 日 志 的 习 惯 他 对 这 些 问 题 的 好 奇 心 驱 使 他 一 生 致 力 于 此 贝 吉 龙 也 很 快 观 测 天 空, 监 控 起 了 其 他 天 气 要 素 他 可 以 称 得 上 是 个 天 赋 异 禀 的 观 测 者, 特 别 是 天 空 可 视 的 方 面 贝 吉 龙 学 会 从 细 节 中 辨 别 大 气 的 规 律, 比 如 云 的 变 换 或 更 微 妙 的 能 见 度 的 变 化 这 种 对 天 空 的 观 察 力 将 成 为 贝 吉 龙 方 法 的 特 点, 并 明 显 地 影 响 了 他 今 后 的 研 究 方 向, 包 括 20 世 纪 20 年 代 他 当 上 卑 尔 根 气 象 学 校 校 长 后 好 的 视 野 不 管 从 审 美 还 是 实 用 角 度 都 很 吸 引 贝 吉 龙 1909 年, 他 在 瑞 典 与 挪 威 交 界 的 山 上 拥 有 了 一 座 避 暑 别 墅 从 那 里 他 能 看 见 一 个 湖 和 周 围 的 山 脊, 这 个 景 致 能 让 他 长 期 观 察 背 风 坡 云 的 形 成 和 气 团 的 能 见 度 贝 吉 龙 是 一 个 风 趣 有 魅 力 的 人, 他 有 着 艺 术 家 的 气 质, 偶 尔 也 有 波 希 米 亚 式 的 爱 好 有 时 他 做 例 行 天 气 预 报 迟 到, 以 至 于 读 预 报 的 播 音 员 不 得 不 放 慢 语 速 等 贝 吉 龙 赶 上 来 他 兴 趣 广 泛, 在 很 多 方 面 很 有 天 赋, 包 括 音 乐 和 语 言 他 一 生 都 爱 唱 歌, 常 常 由 他 的 妻 子 维 拉 钢 琴 伴 奏, 他 无 论 住 哪 都 会 参 加 学 院 合 唱 队 他 会 说 很 多 斯 堪 的 纳 维 亚 语 言, 比 如 德 语 法 语 英 语 俄 语 西 班 牙 语 意 大 利 语 一 些 荷 兰 语 捷 克 语 塞 尔 维 亚 - 克 罗 地 亚 语, 而 且 他 记 得 所 有 语 法 规 则 和 用 法 比 许 多 说 母 语 的 人 更 清 楚 他 也 是 个 天 才 的 演 讲 者, 他 走 遍 欧 洲, 用 卑 尔 根 和 其 他 地 方 的 方 法 教 育 科 学 家 们 就 是 在 1932 年 的 一 次 这 样 的 到 莫 斯 科 的 长 期 任 务 中, 他 与 维 拉 罗 曼 诺 夫 斯 卡 亚 (Vera Romanovskaya) 相 遇 并 结 婚, 维 拉 是 学 数 学 和 物 理 的 学 生, 经 常 在 工 作 上 帮 助 贝 吉 龙 贝 吉 龙 是 1891 年 在 英 国 出 生 的, 他 是 家 里 唯 一 的 孩 子, 父 亲 阿 曼 德 贝 吉 龙 (Armand Bergeron) 是 邮 票 商 人, 母 亲 希 尔 达 斯 塔 韦 (Hilda Stawe) 是 名 歌 手 贝 吉 龙 四 岁 这 年, 这 一 家 人 回 到 他 们 的 祖 籍 瑞 典 三 年 后, 也 就 是 1898 年, 阿 曼 德 贝 吉 龙 因 为 急 性 关 节 风 湿 病 去 逝, 年 仅 36 岁 亲 戚 资 助 了 这 对 寡 妇 和 孩 子, 包 括 送 贝 吉 龙 去 朗 兹 伯 格 学 校 和 斯 德 哥 尔 摩 大 学 学 习, 他 在 那 学 数 学 物 理, 于 1916 年 毕 业 毕 业 后 贝 吉 龙 继 续 研 究 气 象 学, 于 1917 到 1918 年 发 展 关 于 能 见 度 变 化 及 其 引 起 的 天 气 事 件 的 理 论 特 别 的, 他 在 自 己 的 天 气 图 上 画 流 线, 并 注

205 图 21.1: 托 尔 贝 吉 龙 的 肖 像 照 片 193

206 托 尔 贝 吉 龙 : 天 才 的 眼 光 意 到 在 辐 合 型 流 线 代 表 的 风 暴 经 过 的 路 径 上, 能 见 度 是 如 何 清 晰 的 变 化 的 这 个 工 作 最 终 成 为 他 在 气 团 分 析 理 论 里 的 开 创 性 工 作 的 一 部 分 贝 吉 龙 的 天 才 要 归 功 于 三 位 重 要 科 学 家 的 发 现 和 鼓 励 一 位 是 他 母 亲 的 朋 友, 尼 尔 斯 埃 科 赫 姆 (Nils Ekholm), 气 象 学 家 和 探 险 家, 瑞 典 气 象 局 的 主 管 一 位 是 约 翰 桑 德 斯 卓 姆 (Johann W. Sandstrom), 曾 是 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 在 斯 德 哥 尔 摩 的 第 一 位 卡 内 基 助 理 第 三 位 是 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 在 瑞 典 最 亲 密 的 朋 友, 诺 贝 尔 获 奖 者, 化 学 家 斯 凡 特 阿 伦 尼 乌 斯 (Svante Arrhenius) 1918 年 秋, 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 从 桑 德 斯 卓 姆 和 阿 伦 尼 乌 斯 那 儿 听 说 了 贝 吉 龙, 想 要 他 来 卑 尔 根 在 第 一 个 夏 季 天 气 预 报 后, 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 (Jacob Bjerknes) 和 哈 尔 沃 索 伯 格 (Halvor Solberg) 被 派 到 瑞 典 招 募 新 人, 他 们 还 接 到 一 个 特 殊 的 任 务 找 到 贝 吉 龙 许 多 年 后, 贝 吉 龙 仍 能 回 忆 起 1918 年 11 月 的 那 天, 他 与 卑 尔 根 的 气 象 学 家 们 见 面 他 坐 在 瑞 典 皇 家 科 学 研 究 院 的 气 象 学 院, 想 找 出 关 于 尘 埃 的 东 西, 这 时 候 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 和 索 伯 格 走 进 来 他 说, 我 记 得 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 和 索 伯 格 是 如 何 激 动 得 用 天 气 图 证 明 一 个 暖 锋 爬 过 了 山 脉 当 然, 我 自 己 从 1908/1909 年 起 就 进 行 云 观 测, 他 们 说 的 时 候, 我 越 来 越 清 晰 的 发 现 我 听 到 的 与 我 自 己 的 经 验 吻 合 得 很 完 美 卑 尔 根 的 招 募 者 们 完 成 了 他 们 的 任 务, 成 功 游 说 五 名 年 轻 人 加 入 卑 尔 根, 包 括 贝 吉 龙 和 罗 斯 贝 我 们 这 儿 将 有 一 个 活 跃 的 科 学 氛 围 了, 威 廉 在 给 阿 伦 尼 乌 斯 的 信 中 写 道 贝 吉 龙 于 1919 年 一 月 来 到 瑞 典 气 象 局 为 埃 科 赫 姆 工 作, 但 两 个 月 后 就 被 批 准 去 挪 威 西 部 学 习 一 年 的 新 气 象 学 对 于 年 轻 的 科 学 家 来 说, 卑 尔 根 是 独 一 无 二 的 工 作 场 所, 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 是 独 一 无 二 的 教 授 当 年 轻 的 应 聘 者 们 到 达 卑 尔 根 火 车 站 时, 等 着 他 们 的 是 教 授 本 人, 帮 他 们 提 行 李, 指 引 住 所 这 对 于 我 们 来 说 是 前 所 未 有 的, 一 个 著 名 的 教 授 能 对 陌 生 的 学 生 们 这 么 体 贴 另 一 个 1919 年 招 入 的 学 生, 埃 里 克 比 约 克 达 尔 (Erik Bjorkdal) 回 忆 道, 但 这 还 不 够 我 们 到 了 仅 三 天 后, 他 带 我 们 乘 坐 阿 莫 尔 汉 森 (Armauer Hansen) 号 进 行 了 一 次 沿 岸 视 察, 让 我 们 从 一 开 始 就 能 对 挪 威 的 自 然 条 件 和 天 气 预 报 员 们 的 野 外 工 作 有 一 个 生 动 直 观 的 印 象 他 们 很 快 被 派 去 实 际 工 作, 分 析 天 气 图 每 张 图 都 是 一 个 亟 待 解 决 的 新 问 题, 每 个 人 根 据 自 己 的 能 力 为 分 析 做 贡 献, 比 约 克 达 尔 回 忆 道 每 次 发 现 有 关 锋 面 和 气 旋 的 新 问 题, 都 会 引 发 极 大 的 兴

207 195 趣 在 贝 吉 龙 给 一 个 朋 友 的 信 中, 他 描 述 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 是 一 个 非 常 有 魅 力, 对 自 己 的 所 有 才 华 极 度 谦 逊 的 人 许 多 年 后, 他 仍 然 记 得 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 早 年 是 怎 样 培 养 年 轻 科 学 家 的 创 造 能 力, 那 时 卑 尔 根 天 气 预 报 服 务 工 作 没 有 固 定 的 时 间 一 个 人 经 常 熬 一 整 夜, 独 自 或 与 其 他 几 个 年 轻 气 象 学 家 一 起, 再 分 析 那 天 的 图, 思 考 或 讨 论 未 知 的 发 展 有 时 候 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 会 放 下 手 上 的 数 学 分 析 或 者 写 作 的 工 作, 出 现 在 我 们 身 边, 期 待 的 眨 着 眼 : 今 晚 有 什 么 新 发 现 吗? 三 月 份 回 到 卑 尔 根 天 气 预 报 服 务 组 织 后, 贝 吉 龙 迅 速 对 实 际 问 题 有 了 认 识 在 为 农 民 做 了 第 一 个 夏 季 天 气 预 报 后, 沿 海 渔 民 要 求 卑 尔 根 气 象 学 家 们 给 新 的 挪 威 机 动 舰 队 提 供 类 似 的 冬 季 天 气 预 报 服 务 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 和 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 最 初 不 太 情 愿, 一 部 分 是 因 为 他 们 不 确 定 是 否 有 能 力 提 供 大 尺 度 狂 风 预 警 以 外 的 服 务 不 同 于 传 统 的 气 压 气 象 学, 他 们 没 有 用 等 压 线, 就 是 描 述 气 压 状 态 的 线, 而 用 的 是 流 线, 描 述 风 场 的 线 尽 管 这 个 转 变 对 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 发 现 新 气 旋 模 型 很 关 键, 但 它 对 预 报 有 另 一 个 卑 尔 根 的 科 学 家 们 还 没 有 意 识 到 的 影 响 辐 合 型 的 流 线 对 于 预 报 降 水 非 常 有 用, 这 对 农 民 很 重 要, 但 流 线 对 预 报 风 的 变 化 不 太 管 用, 因 为 风 场 跟 气 压 场 变 化 密 切 相 关 贝 吉 龙 在 瑞 典 使 用 等 压 线 预 报 天 气 只 做 了 两 个 半 月 他 指 出 把 这 些 等 压 线 涵 括 近 来 会 大 大 改 善 他 们 预 报 风 向 和 风 强 变 化 的 能 力, 这 些 就 是 捕 鱼 舰 队 所 关 心 的 内 容 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 和 索 伯 格 是 卑 尔 根 团 队 中 较 强 的 理 论 家, 而 贝 吉 龙 与 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 相 当, 是 个 综 观 气 象 学 家, 他 能 从 看 起 来 混 乱 的 同 步 观 测 中 分 辨 出 天 气 事 件 的 特 点 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 1919 年 10 月 给 桑 德 斯 卓 姆 的 一 封 信 中 写 道, 贝 吉 龙 肯 定 是 当 今 能 找 到 的 最 好 的 预 言 家 之 一, 很 可 能 是 最 好 的 那 一 个 他 懂 得 怎 样 从 图 上 或 者 天 空 中 挖 出 每 一 个 信 号 一 个 月 后, 贝 吉 龙 运 用 这 个 技 巧 为 卑 尔 根 气 象 学 派 的 核 心 思 想 发 展 了 一 个 重 要 的 新 观 点 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 1918 年 的 气 旋 模 型 是 当 时 中 纬 度 风 暴 主 流 观 念 上 的 重 要 进 步, 大 多 数 理 论 家 和 天 气 预 报 员 沿 着 苏 格 兰 气 象 学 家 拉 尔 夫 阿 伯 克 伦 比 (Ralph Abercromby)1885 年 模 型 的 思 路, 一 直 认 为 这 是 低 气 压 中 心 周 围 的 对 称 环 流 但 新 模 型 仍 然 是 对 风 暴 静 态 的 描 述, 是 个 冻 结 的 时 间

208 托 尔 贝 吉 龙 : 天 才 的 眼 光 片 当 然, 每 个 人 都 知 道 风 暴 是 运 动 的, 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 认 为, 可 以 从 和 中 心 低 气 压 相 关 的 辐 合 锋 线 的 角 度 判 断 风 暴 移 动 的 方 向 因 此, 不 连 续 的 锋 线, 也 就 是 后 来 叫 暖 锋, 一 开 始 被 标 为 方 向 线 但 仍 然 没 有 任 何 发 展 或 演 变 的 过 程, 没 有 一 个 动 态 的 生 命 周 期 风 暴 的 形 状 是 否 会 随 时 间 而 改 变, 贝 吉 龙 1919 年 春 接 触 的 这 个 模 型 没 有 给 出 任 何 信 息 两 个 锋 面 或 不 联 系 的 流 线, 被 暖 空 气 的 楔 入 阻 隔, 仅 仅 在 陆 面 上 恒 定 流 动 贝 吉 龙 凭 他 自 己 非 凡 的 敏 锐 能 力 - 把 杂 乱 的 数 据 变 得 井 井 有 条, 他 迅 速 从 挪 威 密 集 的 观 测 网 中 的 数 据 发 现, 风 暴 的 结 构 和 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 的 模 型 有 些 不 同, 还 更 复 杂 些 虽 然 他 的 模 型 是 基 于 对 真 实 风 暴 的 观 测, 但 这 毕 竟 只 是 个 模 型 正 是 凭 借 这 内 在 的 简 单 性, 才 让 卑 尔 根 方 法 在 推 广 运 动 中 被 广 泛 接 受 贝 吉 龙 的 重 要 突 破 是 在 秋 天 发 现 的 1919 年 11 月 18 号 横 扫 斯 堪 的 纳 维 亚 的 风 暴 观 测, 让 贝 吉 龙 脑 海 中 明 确 了 两 点 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 模 型 中 没 有 的 动 态 元 素 第 一, 就 像 贝 吉 龙 怀 疑 的 那 样, 中 纬 度 气 旋 的 两 个 锋 面 在 陆 面 上 以 不 同 的 速 度 运 动 这 意 味 着, 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 模 型 中 被 暖 空 气 楔 入 而 隔 离 出 的 两 个 锋 面 仅 仅 代 表 风 暴 发 展 过 程 中 的 某 一 特 定 状 态 第 二, 随 着 风 暴 的 发 展, 运 动 得 快 些 的 冷 锋 最 终 会 赶 上 并 取 代 带 头 的 暖 锋 11 月 18 号 之 后 的 后 续 天 气 图 证 实 了 这 个 情 况, 在 挪 威 上 空 锋 面 发 生 了 赶 超 现 象, 在 风 暴 中 心 低 气 压 附 近 两 个 锋 面 靠 在 一 起 贝 吉 龙 自 信 地 画 了 横 截 面 分 析 图, 表 现 冷 空 气 从 地 表 入 侵 并 抬 升 暖 锋 这 个 复 杂 的 过 程 标 志 风 暴 衰 退 的 开 端, 因 为 它 使 风 暴 中 心 丧 失 了 热 源 和 水 分 来 源 卑 尔 根 团 队 称 这 个 过 程 为 锢 囚, 复 合 的 地 表 冷 空 气 上 层 暖 空 气 的 锋 面 称 为 锢 囚 锋 贝 吉 龙 仅 在 斯 德 哥 尔 摩 做 了 两 年 的 天 气 服 务 气 象 学 家, 他 就 移 居 挪 威, 后 来 他 在 那 里 住 了 13 年, 继 续 发 展 和 传 播 新 气 象 学 他 把 气 团 的 概 念 作 了 系 统 化 分 析, 把 气 团 按 来 源 分 类 - 赤 道 的, 热 带 的, 极 地 的, 北 极 的 - 也 有 根 据 类 型 的 - 海 上 气 团 或 大 陆 气 团, 这 些 他 做 得 比 任 何 人 都 好 他 向 对 科 学 预 报 怀 疑 的 团 体 传 播 新 气 象 学 的 学 说, 把 这 些 观 点 和 当 时 天 气 状 况 联 系 在 一 起, 比 任 何 人 更 有 说 服 力 但 对 于 贝 吉 龙 来 说, 卑 尔 根 学 派 气 象 学 是 不 够 的 1922 年 2 月, 在 他 回 卑 尔 根 的 路 上, 他 在 奥 斯 陆 北 部 山 区 的 一 个 健 身 度 假 胜 地 中 途 停 留 了 几 个 星 期 休 息, 在 那 里 他 的 观 察 天 赋 带 给 他 另 一 个 天

209 197 气 科 学 的 重 要 进 步 那 的 山 腰 上 总 是 被 一 层 层 云 包 围 正 走 在 枞 木 林 的 路 上 时, 贝 吉 龙 注 意 到 雾 并 不 是 一 成 不 变 的, 而 且 差 别 取 决 于 温 度 变 化 当 温 度 远 低 于 零 度, 雾 不 会 延 伸 到 路 基, 而 温 度 高 些 的 时 候 就 会 延 伸 了 我 立 刻 想 到 一 个 尝 试 性 的 解 释, 贝 吉 龙 回 忆 道 在 -10 摄 氏 度 (14 华 氏 度 ), 沿 路 的 迎 风 面, 挂 满 雾 凇 的 枞 木 枝 条 过 滤 了 很 多 空 气 中 扩 散 的 水 汽, 一 部 分 雾 滴 蒸 发 了 贝 吉 龙 意 识 到 是 冰 占 据 了 水 汽, 因 为 温 度 高 些 的 时 候 水 汽 仍 留 在 空 气 中 1928 年, 在 他 用 德 文 写 的 博 士 论 文 中, 他 提 到 这 个 观 点 和 云 中 冰 晶 的 地 位 有 关 1933 年, 在 里 斯 本 的 一 个 国 际 会 议 上, 他 在 论 文 关 于 云 和 降 水 的 物 理 过 程 中 把 这 一 想 法 作 了 充 分 的 发 展 他 著 名 的 冰 晶 理 论 就 是 用 来 帮 助 解 决 天 气 学 上 最 持 久 的 秘 密 之 一 是 什 么 使 雨 落 下 来? 科 学 家 们 可 以 解 释 云 的 形 成 是 通 过 水 汽 凝 结, 但 他 们 迟 迟 无 法 为 降 水 给 出 一 个 有 说 服 力 的 物 理 解 释 贝 吉 龙 是 第 一 个 解 释 极 小 的 水 滴 是 怎 样 积 聚 自 己, 一 直 变 大 到 足 以 落 下 成 雨 1933 年 他 解 释 道, 在 寒 冷 的 高 度 的 云, 冰 核 从 过 冷 水 滴 中 占 据 水 汽 分 子 当 冰 晶 长 得 足 够 大, 他 们 以 雪 花 的 形 式 掉 落 当 它 们 下 落 到 暖 的 空 气 层, 雪 花 融 化, 继 续 以 雨 滴 的 形 式 掉 落 这 个 贝 吉 龙 过 程 解 释 了 大 多 数 中 高 纬 度 的 降 水, 并 且 是 人 工 降 雨 各 种 尝 试 的 科 学 依 据 气 象 学 的 课 本 中 有 很 多 概 念 都 是 贝 吉 龙 做 过 贡 献 的 就 连 每 日 天 气 图 也 有 他 的 标 记 1924 年, 当 要 印 刷 天 气 图 广 泛 分 发 时, 贝 吉 龙 想 到 舍 弃 蓝 色 和 红 色, 而 采 用 符 号 区 别 冷 锋 和 暖 锋, 使 天 气 图 得 以 印 成 黑 白 色

210 托 尔 贝 吉 龙 : 天 才 的 眼 光

211 Storm Watcher 22 卡 尔 - 古 斯 塔 夫 罗 斯 贝 征 服 气 象 局 不 是 别 人, 正 是 卡 尔 - 古 斯 塔 夫 罗 斯 贝 (Carl-Gustaf Rossby), 最 终 把 美 国 气 象 局 带 进 了 20 世 纪 是 他, 在 美 国 的 大 学 里 建 立 了 第 一 个 气 象 学 系, 并 引 领 美 国 的 气 象 学 走 到 世 界 前 沿 ; 是 他, 帮 助 美 国 紧 急 训 练 出 数 千 名 气 象 预 报 员, 并 最 终 为 盟 军 赢 得 第 二 次 世 界 大 战 的 胜 利 作 出 了 重 要 贡 献 ; 是 他, 以 公 认 的 科 研 成 果 为 美 国 的 延 伸 预 报 1 打 开 了 大 门 ; 是 他, 帮 助 后 人 实 现 了 伟 大 的 数 值 天 气 预 报, 这 一 气 象 学 的 世 纪 之 梦 1926 年 初, 罗 斯 贝 来 到 美 国 华 盛 顿 特 区, 没 有 任 何 预 告, 也 没 有 夹 道 欢 迎, 美 国 现 代 气 象 学 之 父 就 这 样 悄 悄 地 来 了, 而 且, 他 还 不 是 美 国 人, 而 是 瑞 典 人 资 助 罗 斯 贝 美 国 之 行 的 奖 学 金, 来 自 于 美 国 - 斯 堪 迪 纳 维 亚 基 金 会 (the American-Scandinavian Foundation) 这 笔 钱 主 要 用 于 资 助 一 些 年 轻 的 气 象 学 家, 去 美 国 与 其 气 象 局 合 作, 以 研 究 欧 洲 的 极 锋 理 论 是 否 同 样 适 用 于 美 国 当 时 的 罗 斯 贝 才 27 岁, 尽 管 外 表 仍 像 一 个 稚 气 未 脱 的 年 轻 人, 且 个 子 很 矮, 有 一 张 圆 圆 的 脸, 但 他 一 生 都 是 一 个 精 力 充 沛 且 非 常 勤 奋 的 人 从 个 性 和 智 力 上 看, 罗 斯 贝 比 当 时 的 美 国 气 象 局 局 长 查 尔 斯 马 文 (Charles F. Marvin), 以 及 其 他 气 象 局 的 老 官 僚 们, 都 明 显 高 出 不 少 他 一 直 接 受 的 是 1 通 常 指 周 以 上 月 以 下 时 间 尺 度 的 天 气 预 报 199

212 卡 尔 - 古 斯 塔 夫 罗 斯 贝 : 征 服 气 象 局 数 学 和 物 理 的 训 练, 因 此 科 学 感 觉 十 分 敏 锐 他 是 如 此 的 天 资 聪 颖 个 性 迷 人 有 说 服 力 不 屈 不 挠 且 充 满 激 情 的 人, 他 始 终 致 力 于 把 卑 尔 根 学 派 的 气 象 学 新 知 传 播 到 美 国 去 在 气 象 局 的 中 央 办 公 室 里, 他 的 这 些 性 格 特 点 一 点 都 不 招 人 喜 欢, 于 是 这 个 来 自 斯 堪 迪 纳 维 亚 半 岛 的 年 轻 人 的 桌 子 就 被 安 排 在 了 气 象 局 图 书 馆 的 一 个 无 人 问 津 的 角 落 里 尽 管 很 快 他 便 有 了 新 的 位 置, 但 他 一 直 是 气 象 局 里 不 受 欢 迎 的 人 罗 斯 贝 被 人 对 气 象 局 里 的 官 僚 气 息 也 是 深 恶 痛 绝, 但 一 时 又 看 不 到 任 何 希 望 罗 斯 贝 于 1898 年 出 生 于 瑞 典 的 斯 德 哥 尔 摩, 是 家 中 五 个 孩 子 中 的 长 子 他 的 父 亲 阿 维 德 罗 斯 贝 (Arvid Rossby), 是 一 个 安 静 快 乐 的 建 筑 工 程 师, 薪 水 中 等 他 的 母 亲 奥 玛 罗 斯 贝 (Alma Rossby), 是 维 斯 比 市 (Visby) 一 个 富 有 的 药 商 家 庭 的 女 儿 维 斯 比 市 是 瑞 典 东 南 部 的 港 口 城 市, 位 于 哥 特 兰 岛 西 岸, 那 里 靠 近 波 罗 的 海, 因 美 丽 的 兰 花 而 出 名 罗 斯 贝 后 来 曾 对 美 国 朋 友 说, 他 的 家 乡 让 他 从 小 就 对 植 物 学 感 兴 趣, 并 且 他 一 生 都 热 爱 兰 花 与 罗 斯 贝 在 一 起 生 活, 你 会 感 到 他 的 性 格 很 容 易 冲 动 他 能 瞬 间 对 很 多 事 情 产 生 疯 狂 的 兴 趣, 并 且, 他 特 别 喜 欢 与 别 人 分 享 这 种 兴 奋 感 当 然, 他 也 有 从 不 为 外 人 道 的 只 属 于 他 个 人 的 一 面, 比 如 即 使 最 亲 近 的 好 友, 也 不 知 道 罗 斯 贝 一 直 对 音 乐 情 有 独 钟, 并 且 在 钢 琴 方 面 很 有 天 赋 他 甚 至 还 有 完 全 的 个 人 秘 密, 从 未 告 诉 过 任 何 人, 比 如 他 小 时 候 一 直 受 风 湿 热 的 折 磨, 再 比 如 他 曾 学 过 很 多 医 学 知 识, 只 因 他 的 心 脏 曾 痛 苦 地 忍 受 疾 病 的 折 磨 罗 斯 贝 于 1918 年 获 得 斯 德 哥 尔 摩 大 学 的 学 士 学 位 在 那 里 他 主 修 数 学 天 文 学 和 机 械 力 学, 他 曾 用 不 到 一 年 时 间 修 完 了 本 需 要 三 年 时 间 的 课 程 很 多 教 授 都 注 意 到 了 这 个 年 轻 早 慧 好 问 焦 躁 不 安 的 学 生 在 年 的 冬 天, 当 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 (Vilhelm Bjerknes) 再 次 造 访 斯 德 哥 尔 摩 大 学, 为 他 新 成 立 的 卑 尔 根 地 球 物 理 学 院 (Geophysics Institute) 和 挪 威 气 象 局 的 天 气 预 报 服 务 挑 选 有 才 华 的 瑞 典 年 轻 人 时, 罗 斯 贝 的 名 字 赫 然 写 在 推 荐 名 单 的 前 列 渴 望 冒 险 的 罗 斯 贝, 尽 管 当 时 没 有 一 丝 气 象 学 背 景, 仍 然 被 选 中 于 1919 年 夏 天 兴 奋 地 去 往 卑 尔 根, 而 那 里 正 是 极 锋 理 论 (Polar Front Theory) 的 策 源 地 这 个 20 岁 的 年 轻 人 有 着 惊 人 的 说 服 别 人 的 能 力 和 组 织 才 能, 托 尔 贝 吉 龙 (Tor Bergeron) 这 样 回 忆 罗 斯 贝 初 到 卑 尔 根 时 给 人 的 印 象 在 一 本 关 于 罗 斯 贝 的 回 忆 录 大 气 与 海 洋 的 运 动 (The Atmosphere and The Sea in

213 201 Motion) 中, 贝 吉 龙 写 道 : 他 跨 越 式 的 想 法 和 高 瞻 远 瞩 的 计 划 常 常 令 我 们 惊 讶 不 已 很 快, 他 就 能 在 卑 尔 根 地 球 物 理 学 院 开 展 的 试 验 性 的 预 报 中, 给 出 建 设 性 的 有 价 值 的 意 见 并 且, 那 时 他 的 头 脑 每 天 都 处 于 兴 奋 的 思 考 中, 他 的 心 思 也 仿 佛 早 已 飞 出 了 卑 尔 根 那 里 富 有 吸 引 力 的 自 由 和 随 意, 与 瑞 典 科 学 界 的 严 谨 大 相 径 庭, 使 得 罗 斯 贝 在 各 方 面 都 想 努 力 赶 上 不 过, 这 也 可 能 是 他 一 生 中 唯 一 的 一 段 时 期, 令 他 曾 感 觉 到 自 己 的 智 力 不 足 以 掌 控 他 所 研 究 的 领 域 罗 斯 贝 完 全 不 感 兴 趣, 也 非 常 不 喜 欢 被 要 求 去 做 那 些 程 序 化 的 事, 比 如 在 天 气 图 上 标 注 观 测 数 据, 这 种 每 日 天 气 分 析 所 必 需 的 环 节 另 一 方 面, 尽 管 他 总 想 向 理 论 方 面 发 展, 但 他 又 缺 少 足 够 的 数 学 和 物 理 基 础, 因 而 很 难 对 动 力 气 象 作 出 实 质 性 的 贡 献 据 贝 吉 龙 观 察, 罗 斯 贝 在 卑 尔 根 并 没 有 找 到 适 合 的 时 间 地 点 和 合 适 的 气 象 学 领 域, 以 发 挥 出 他 作 为 学 者 所 具 有 的 能 力, 以 及 作 为 组 织 者 所 具 有 的 能 量 但 瑕 不 掩 瑜, 可 以 肯 定 的 是, 他 在 那 里 爱 上 了 气 象 学, 他 完 全 被 气 团 分 析 的 新 方 法 所 征 服 于 是 一 年 之 后, 他 就 准 备 离 开 卑 尔 根, 去 寻 找 他 自 己 的 路, 但 首 先 他 应 该 掌 握 更 多 的 基 本 科 学 技 能 跟 随 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 的 脚 步, 罗 斯 贝 接 下 来 去 了 莱 比 锡 大 学 (University of Leipzig), 在 那 里 这 名 年 轻 的 瑞 典 人 第 一 次 接 触 到 了 特 别 有 价 值 的 探 空 数 据 1921 年, 他 大 部 分 时 间 都 呆 在 位 于 柏 林 附 近 林 登 堡 (Lindenberg) 市 的 航 空 观 象 台 里, 那 里 是 一 个 放 探 空 风 筝 和 探 空 气 球 的 观 测 站 1921 年 的 后 期, 他 返 回 斯 德 哥 尔 摩 大 学, 又 开 始 研 究 一 些 数 学 物 理 方 面 的 东 西 这 之 后, 为 了 挣 钱 以 继 续 维 持 学 习, 他 用 一 年 时 间 去 瑞 典 气 象 局 工 作 在 这 期 间 的 夏 天, 他 作 为 气 象 学 家 还 登 上 了 大 洋 探 险 船 1923 年, 他 还 登 上 了 小 型 挪 威 SS 级 军 舰 Conrad Holmboe 号, 不 幸 的 是 该 船 在 格 陵 兰 岛 东 岸 被 冰 山 包 围, 在 其 后 的 2 个 月 的 时 间 里, 他 们 一 动 不 动, 无 计 可 施, 随 时 有 沉 没 的 危 险, 此 次 航 行 在 得 到 救 援 之 前 几 乎 要 把 他 们 全 部 葬 送 了 1925 年, 罗 斯 贝 从 斯 德 哥 尔 摩 大 学 获 得 了 数 学 物 理 方 面 相 当 于 硕 士 级 别 的 学 位, 他 的 正 规 教 育 就 算 彻 底 结 束 不 过, 罗 斯 贝 真 正 靠 的 并 不 是 学 校 教 育, 而 是 他 永 不 休 止 的 天 马 行 空 的 头 脑 这 个 年 轻 人 后 来 只 用 了 25 年 的 时 间, 就 成 为 了 对 美 国 气 象 学 界 最 有 影 响 力 的 第 一 人, 而 他 一 生 都 从 未 获 得 过 博 士 学 位 1926 年, 罗 斯 贝 初 到 美 国 首 都 华 盛 顿, 他 旋 即 找 到 气 象 学 家 理 查 德 魏 特 曼 (Richard H. Weightman), 他 是 美 国 气 象 局 里 少 数 几 个 对 卑 尔 根 学 派

214 卡 尔 - 古 斯 塔 夫 罗 斯 贝 : 征 服 气 象 局 图 22.1: 卡 尔 - 古 斯 塔 夫 罗 斯 贝 的 照 片

215 203 的 新 思 想 感 兴 趣 的 人 之 一 他 们 两 人 合 作 写 了 一 篇 论 文, 发 表 在 当 年 12 月 的 气 象 局 刊 物 每 月 天 气 回 顾 (Monthly Weather Review) 2 上, 文 章 题 目 是 极 锋 理 论 在 美 国 天 气 图 上 的 应 用 (Application of the Polar-Front Theory to a Series of American Weather Maps) 这 篇 文 章 堪 称 经 典, 它 给 出 的 结 论 是 : 很 多 精 彩 的 个 案 和 证 据 表 明, 极 锋 理 论 可 以 应 用 到 非 常 复 杂 的 美 国 天 气 图 上, 并 大 大 促 进 天 气 图 分 析 这 种 方 法 可 以 帮 助 我 们 解 释 很 多 离 开 大 气 动 力 学 就 无 法 解 释 的 现 象 这 篇 文 章 似 乎 与 刊 物 上 的 其 它 文 章 没 什 么 不 同, 对 气 象 局 的 人 也 没 有 丝 毫 触 动 怀 着 强 烈 的 使 命 感, 罗 斯 贝 不 厌 其 烦 地 向 那 些 比 他 年 长 40 岁 以 上 的 老 预 报 员 们 传 播 他 的 想 法 对 此, 气 象 学 家 赫 拉 斯 拜 尔 斯 (Horace R. Byers) 后 来 回 忆 道 : 那 些 没 受 过 系 统 教 育 的 实 践 派 老 家 伙 们, 都 是 凭 借 一 些 感 性 经 验 甚 至 半 猜 式 的 预 报, 而 升 到 现 在 的 位 置 上 的 实 际 上, 当 时 的 气 象 局 长 马 文 就 是 一 个 典 型 的 老 官 僚, 他 本 人 是 设 备 工 程 师, 为 气 象 局 工 作 的 历 史 可 以 追 溯 到 1880 年 代, 那 时 天 气 服 务 还 只 是 美 国 陆 军 通 信 兵 团 (the U.S. Army Signal Corps) 的 一 部 分 在 这 样 一 个 官 僚 主 义 根 深 蒂 固 的 地 方, 不 论 是 局 长 马 文, 还 是 其 它 高 层 的 管 理 人 员, 都 不 可 能 去 主 动 改 变 几 十 年 积 攒 下 来 的 稳 定 现 状 据 拜 尔 斯 的 观 察, 这 些 人 根 本 对 罗 斯 贝 科 学 上 的 才 华 不 感 兴 趣, 甚 至 觉 得 这 个 年 轻 的 瑞 典 人, 仅 凭 借 自 己 那 点 新 方 案, 就 想 重 振 整 个 美 国 气 象 学 界, 实 在 是 非 常 讨 厌! 然 而, 在 气 象 局 以 外, 航 空 领 域 于 1920 年 代 后 期 正 在 快 速 崛 起, 他 们 对 气 象 学 的 发 展 报 以 急 切 而 务 实 的 热 情, 特 别 希 望 了 解 如 何 应 用 极 锋 理 论 到 新 的 天 气 预 报 方 法 中 第 一 个 在 气 象 局 图 书 馆 角 落 里 发 现 罗 斯 贝 的 人 是 一 名 名 为 弗 朗 西 斯 里 奇 德 弗 (Francis W. Reichelderfer) 的 年 轻 的 美 国 海 军 上 尉, 他 负 责 美 国 海 军 的 航 空 气 象 保 障, 每 天 要 访 问 气 象 局 的 数 据 以 做 出 他 们 自 己 需 要 的 天 气 预 报 里 奇 德 弗 非 常 高 兴 能 找 到 一 个 熟 悉 卑 尔 根 学 派 新 方 法 的 人 这 两 个 年 轻 人, 年 纪 相 仿, 每 天 都 要 在 下 班 后 对 着 当 天 的 天 气 图 讨 论 几 个 小 时 后 来, 里 奇 德 弗 介 绍 罗 斯 贝 给 他 的 好 友, 丹 尼 尔 - 古 根 海 姆 航 空 促 进 基 金 会 (the Daniel Guggenheim Fund for the Promotion of Aeronautics) 的 主 席 哈 利 古 根 海 姆 (Harry F. Guggenheim) 先 生 3 此 时 恰 2 早 期 的 气 象 学 杂 志, 由 美 国 气 象 局 主 持 发 行, 后 并 入 美 国 气 象 学 会 至 今 仍 是 美 国 气 象 学 界 最 主 流 的 元 老 级 学 术 刊 物 之 一 3 丹 尼 尔 古 根 海 姆 (Daniel Guggenheim) 是 哈 利 古 根 海 姆 的 父 亲, 他 创 建 了 该 航 空 促 进

216 卡 尔 - 古 斯 塔 夫 罗 斯 贝 : 征 服 气 象 局 好 支 持 罗 斯 贝 在 气 象 局 访 问 的 美 国 - 斯 堪 迪 纳 维 亚 基 金 项 目 到 期 终 止, 于 是 曾 在 第 一 次 世 界 大 战 中 担 任 空 军 飞 行 员 的 古 根 海 姆 先 生, 爽 快 地 答 应 继 续 为 罗 斯 贝 提 供 财 政 支 持 正 是 由 于 里 奇 德 弗 和 古 根 海 姆 的 慧 眼 识 珠 和 慷 慨 相 助, 罗 斯 贝 才 最 终 得 以 重 塑 美 国 的 气 象 舞 台 1927 年, 在 古 根 海 姆 先 生 的 帮 助 下, 罗 斯 贝 开 始 筹 备 为 理 查 德 比 尔 德 (Richard E. Byrd) 制 作 天 气 预 报, 以 帮 助 他 与 另 外 3 名 机 组 成 员 驾 驶 三 缸 驱 动 的 美 洲 号 (America) 飞 机 飞 越 大 西 洋 事 实 上 就 在 几 个 星 期 前, 查 尔 斯 林 德 伯 (Charles A. Lindbergh) 驾 驶 圣 路 易 斯 精 神 号 (Spirit of St. Louis) 飞 机 才 刚 刚 完 成 了 著 名 的 横 跨 大 西 洋 独 立 飞 行 1927 年 7 月, 罗 斯 贝 在 气 象 局 里 被 赋 予 一 个 全 职 职 位, 由 古 根 海 姆 资 助 的 全 新 的 跨 部 门 航 空 气 象 学 委 员 会 (Interdepartmental Committee on Aeronautical Meteorology) 的 主 席 在 这 个 职 位 上, 罗 斯 贝 决 定 派 一 名 年 轻 而 有 前 途 的 气 象 局 职 员, 赫 德 威 利 特 (Hurd C. Willett) 先 生, 去 卑 尔 根 学 习 一 年 随 着 罗 斯 贝 在 气 象 局 之 外 声 名 鹊 起, 又 由 于 为 古 根 海 姆 工 作 中 出 了 一 系 列 小 事 故 ( 拜 尔 斯 这 样 描 述 ), 罗 斯 贝 与 气 象 局 长 马 文 及 其 他 管 理 层 的 冲 突 不 断 升 级 最 后 的 一 次 事 故, 源 于 罗 斯 贝 接 了 林 德 伯 打 来 的 一 个 电 话 当 时, 由 于 受 古 根 海 姆 资 助, 罗 斯 贝 作 为 年 轻 的 美 国 英 雄 已 经 乘 坐 圣 路 易 斯 精 神 号 环 游 了 美 国 48 个 州, 在 100 个 城 镇 中 对 数 以 百 万 计 的 美 国 人 宣 传 了 他 对 未 来 航 空 业 的 远 见 和 观 点 而 林 德 伯 已 决 定 迎 接 27 小 时 不 间 断 从 首 都 华 盛 顿 特 区 飞 到 墨 西 哥 城 的 挑 战 这 位 大 名 鼎 鼎 的 飞 行 员, 其 对 气 象 局 向 来 评 价 极 低 已 是 众 人 皆 知 的 他 打 这 个 电 话, 是 希 望 请 罗 斯 贝 帮 他 预 报 12 月 日 从 华 盛 顿 到 墨 西 哥 城 的 天 气 后 来 在 胜 利 完 成 这 次 飞 行 挑 战 后, 林 德 伯 称 赞 罗 斯 贝 的 预 报 是 他 接 收 过 的 最 好 的 天 气 预 报 就 因 为 这 件 事, 局 长 马 文 对 这 种 不 正 规 的 天 气 预 报 却 赢 得 好 评 而 勃 然 大 怒, 并 且 警 告 罗 斯 贝 他 从 此 在 气 象 局 是 不 受 欢 迎 的 人 但 是 林 德 伯 的 飞 行 挑 战, 以 及 罗 斯 贝 受 古 根 海 姆 资 助 完 成 的 前 所 未 有 的 美 国 巡 游, 已 经 唤 醒 了 公 众 对 乘 坐 飞 机 旅 行 的 兴 趣 现 在, 古 根 海 姆 对 罗 斯 贝 的 工 作 有 了 更 大 的 计 划 为 了 向 公 众 显 示 乘 坐 飞 机 不 仅 仅 是 敢 死 队 的 行 为, 古 根 海 姆 在 加 州 资 助 并 运 行 了 一 条 模 范 航 线, 这 条 航 线 往 返 于 旧 金 山 和 洛 杉 矶 之 间, 由 西 部 航 线 (Western Air Express) 公 司 在 其 已 有 的 一 条 航 基 金 会

217 205 空 邮 路 线 基 础 上 运 营 设 置 这 条 旧 金 山 - 洛 杉 矶 载 人 航 线 的 目 的, 就 是 想 告 诉 迷 茫 的 美 国 民 众, 民 航 是 安 全 可 靠 的 当 然, 这 需 要 高 水 平 的 天 气 预 报 服 务 而 罗 斯 贝, 就 被 任 命 发 展 一 种 模 范 的 天 气 服 务 系 统, 以 支 持 全 美 第 一 条 民 航 航 线 最 终, 这 条 航 线 于 1928 年 春 天 正 式 投 入 商 业 运 行 在 这 件 事 上, 罗 斯 贝 倾 注 了 全 部 的 精 力 和 热 情, 展 现 出 闪 亮 的 领 导 才 华 旧 金 山 气 象 局 在 接 管 了 罗 斯 贝 的 方 法 后, 罗 斯 贝 还 常 去 回 访 而 旧 金 山 气 象 局 局 长 爱 德 华 伯 维 (Edward H. Bowie) 少 校 曾 接 到 一 封 马 文 的 来 信, 警 告 他 罗 斯 贝 不 具 有 提 供 特 殊 天 气 预 报 的 资 格, 也 不 允 许 其 访 问 气 象 局 的 任 何 资 源 伯 维 是 一 个 聪 明 且 有 远 见 的 人, 他 忽 略 了 美 国 气 象 局 局 长 大 人 的 这 封 信, 热 情 欢 迎 罗 斯 贝 来 加 州 访 问 在 西 部 航 线 的 飞 行 员 的 帮 助 下, 罗 斯 贝 亲 自 俯 视 了 一 遍 中 央 山 谷 (Central Valley) 起 起 落 落 的 崎 岖 地 貌, 并 在 一 个 小 镇 降 落, 与 当 地 镇 长 和 一 些 本 地 商 人 吃 饭, 并 获 得 了 他 们 的 帮 助 以 确 保 当 地 一 些 观 测 台 站 的 安 全 可 靠, 而 这 些 小 台 站 的 观 测 数 据 都 要 向 奥 克 兰 机 场 (Oakland Airport) 中 心 汇 报 与 美 国 国 家 气 象 局 简 单 的 分 布 安 排 不 同, 罗 斯 贝 组 建 了 一 个 密 集 而 覆 盖 广 泛 的 观 测 网, 而 其 分 布 主 要 考 虑 了 如 下 事 实 : 美 国 西 部 的 飞 行 事 故 主 要 是 越 山 起 伏 所 致, 而 并 非 南 北 向 沿 山 脊 飞 行 的 结 果 后 来 一 名 年 轻 的 加 州 大 学 的 学 生 拜 尔 斯 加 入 到 年 仅 29 岁 的 罗 斯 贝 领 导 的 这 项 工 程 中, 并 最 终 成 长 为 罗 斯 贝 的 得 意 门 生 和 有 商 业 头 脑 的 经 营 管 理 人 才 这 项 天 气 服 务 的 质 量 超 出 了 所 有 人 的 预 期, 这 条 模 范 航 线 开 启 了 美 国 普 通 乘 客 乘 飞 机 出 行 的 新 时 代 在 试 飞 行 的 一 年 中, 这 条 航 线 没 因 天 气 预 报 而 出 过 一 次 事 故 这 条 模 范 航 线 的 天 气 预 报 服 务, 赢 得 了 包 括 军 方 和 加 州 民 间 飞 行 员 在 内 的 所 有 人 的 一 致 好 评 在 认 识 到 罗 斯 贝 领 导 的 这 项 工 作 的 重 要 意 义 后, 美 国 气 象 局 决 定 于 1929 年 7 月 1 日 接 手 他 在 加 州 发 展 的 整 套 天 气 预 报 服 务, 并 最 终 将 它 推 广 到 全 国 各 地 去 罗 斯 贝 在 全 身 心 地 挺 进 加 州 航 线 事 业 的 同 时, 在 自 己 30 岁 的 年 纪, 也 在 美 国 气 象 学 界 奠 定 了 自 己 的 领 导 地 位 在 古 根 海 姆 的 资 助 下, 麻 省 理 工 学 院 组 建 了 航 空 工 程 系 1928 年, 罗 斯 贝 前 往 麻 省 理 工 学 院 (MIT) 担 任 气 象 学 副 教 授, 并 开 始 筹 备 美 国 大 学 中 第 一 个 完 整 的 气 象 学 系 后 来 又 不 顾 气 象 局 马 文 的 反 对, 罗 斯 贝 将 年 轻 的 威 利 特 写 进 了 招 聘 教 授 的 名 单 中, 此 时 威 利 特 刚 刚 完 成 一 年 的 学 业 从 卑 尔 根 回 来 建 系 后 的 第 一 年, 招 收 了 里 奇 德 弗 等 海 军 军 官 们 作 为 学 生 ; 第 二 年 则 开 始 招 收 普 通 市 民 和 高 中 学 生, 包

218 卡 尔 - 古 斯 塔 夫 罗 斯 贝 : 征 服 气 象 局 括 加 州 航 线 的 年 轻 人 拜 尔 斯, 他 也 是 该 系 第 一 个 获 得 气 象 学 博 士 学 位 的 普 通 市 民 在 波 士 顿, 罗 斯 贝 遇 到 了 他 后 来 的 妻 子 哈 略 特 亚 历 山 大 (Harriet Alexander), 这 对 夫 妇 在 罗 斯 贝 来 到 MIT 后 的 第 二 年 正 式 举 行 了 婚 礼 在 MIT, 罗 斯 贝 展 现 了 卓 越 的 领 导 才 能, 并 因 此 而 名 声 大 噪 拜 尔 斯 后 来 写 道, 他 手 下 的 学 生 无 不 对 他 崇 拜 有 嘉 他 们 就 像 他 麾 下 的 十 字 军 战 士, 将 现 代 气 象 学 传 播 到 美 国, 传 播 到 这 个 只 有 僵 化 沉 闷 的 传 统 气 象 学 的 国 家 拜 尔 斯 兴 奋 地 描 述 道 : 他 的 讲 课 和 报 告 总 是 精 心 准 备, 课 堂 上 充 满 了 热 情 无 拘 无 束 的 讨 论... 他 的 话 总 是 富 有 灵 感 罗 斯 贝 在 MIT 工 作 了 11 年, 是 他 一 生 中 工 作 时 间 最 长 的 地 方 在 这 段 时 期, 他 最 为 关 注 的 就 是 如 何 把 美 国 气 象 学 界 从 蛮 荒 之 地 改 造 成 世 界 气 象 科 学 的 中 心 就 像 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 在 卑 尔 根 所 打 造 的 活 跃 的 科 学 仙 境 那 样, 罗 斯 贝 所 打 造 的 气 象 系, 也 渐 渐 因 其 信 息 量 大 科 学 讨 论 之 风 兴 盛 从 全 球 吸 引 到 最 有 影 响 力 的 学 者 前 来 任 教 以 及 保 持 了 气 象 学 理 论 与 天 气 预 报 实 务 的 紧 密 联 系, 而 名 声 大 噪 随 着 气 象 局 那 些 守 旧 的 卫 道 士 的 逐 渐 隐 退,MIT 气 象 系 培 养 的 关 键 性 人 物 也 渐 渐 登 上 了 历 史 舞 台 像 卑 尔 根 学 院 一 样, 每 日 天 气 图 讨 论 是 罗 斯 贝 领 导 的 气 象 系 的 核 心 传 统 他 曾 经 这 样 阐 释 注 重 实 践 的 重 要 性 : 布 丁 的 味 道, 只 有 吃 的 人 知 道 4 在 某 种 意 义 上, 正 是 MIT 真 正 创 造 了 气 象 史 在 马 不 停 蹄 的 组 织 工 作 中, 罗 斯 贝 把 先 进 的 思 想 带 到 了 每 一 个 他 去 过 的 地 方 ; 也 正 是 由 于 罗 斯 贝 把 自 己 的 研 究 成 果 播 撒 到 各 地, 使 他 获 得 了 全 世 界 大 气 科 学 界 最 杰 出 的 理 论 学 家 的 美 誉, 并 且 无 出 其 右 1937 年, 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 发 表 了 一 篇 论 文, 介 绍 了 气 旋 的 生 成 与 半 球 尺 度 高 空 波 动 的 关 系 在 此 基 础 上, 罗 斯 贝 在 1939 至 1949 年 间 进 一 步 发 展 了 该 理 论, 形 成 了 另 一 个 气 象 学 家 乔 治 克 里 斯 曼 (George P. Cressman) 口 中 所 谓 的 令 人 震 惊 的 结 论 : 高 空 波 动 的 影 响 范 围 可 下 至 对 流 层 低 层, 高 空 波 动 的 移 动 导 致 下 层 冷 暖 空 气 的 移 动 并 最 终 产 生 局 地 天 气, 这 一 切 的 驱 动 力 都 源 于 地 球 自 转 所 引 起 的 地 转 力 分 布 不 均 罗 斯 贝 还 发 明 了 一 个 方 程 以 描 述 该 旋 转 能 量, 现 在 被 称 为 涡 度 (Vorticity), 用 于 描 述 大 气 或 海 洋 流 场 从 一 个 纬 度 运 动 到 另 一 个 纬 度 所 产 生 的 涡 度 变 化 1939 年 8 月, 罗 斯 贝 在 多 伦 多 所 做 的 一 次 题 为 大 气 的 行 星 流 形 (Planetary Flow Patterns in the Atmosphere) 的 报 告 中 总 结 道 : 决 4 布 丁 通 常 都 好 看, 但 好 不 好 吃 却 看 不 出 来

219 207 定 大 气 运 动 中 的 驻 波 或 移 动 快 速 的 波 的 根 本 原 因, 是 涡 度 分 布 的 不 均 匀 ; 而 压 力 场 的 不 均 匀 只 是 次 级 效 应 而 已 在 1996 年 世 界 气 象 组 织 通 讯 的 一 次 采 访 中, 克 里 斯 曼 称 这 项 罗 斯 贝 的 贡 献 为 通 往 动 力 气 象 和 天 气 预 报 革 命 的 钥 匙 后 来 困 扰 我 们 的 很 多 问 题 的 解 决 之 道 就 在 其 中 ; 或 者 说, 就 在 对 罗 斯 贝 理 论 的 理 解 中 这 种 旋 转 力 分 布 不 均 的 结 果 是, 在 北 半 球 高 空 形 成 4-6 个 大 尺 度 的 行 星 波 (Planetary Waves), 它 们 构 成 了 围 绕 极 地 的 高 空 西 风 环 流, 同 时 也 构 成 了 区 分 极 地 冷 空 气 和 热 带 暖 空 气 的 分 水 岭 这 些 半 永 久 性 的 大 尺 度 波 动, 同 时 在 大 气 和 海 洋 中 被 发 现 拜 罗 斯 贝 著 名 的 冷 酷 地 大 幅 度 简 化 复 杂 问 题 的 天 赋 所 赐, 他 后 来 干 脆 发 展 了 一 个 数 学 公 式, 用 于 帮 助 科 学 家 和 预 报 员 计 算 这 些 波 动 在 北 半 球 上 空 的 移 动 以 及 波 动 移 动 带 来 的 地 表 天 气 借 助 这 个 罗 斯 贝 方 程,5 天 的 延 伸 天 气 预 报 首 次 成 为 可 能 据 科 学 史 学 者 吉 斯 拉 库 兹 巴 赫 (Gisela Kutzbach) 说 : 这 可 能 是 气 象 学 文 献 中, 最 受 欢 迎 的 一 个 动 力 方 程 的 解 析 解 1939 年, 罗 斯 贝 自 然 而 然 地 成 为 了 美 国 公 民 同 一 年, 里 奇 德 弗 被 任 命 为 美 国 气 象 局 局 长, 肩 负 起 现 代 化 国 家 天 气 服 务 的 重 任 其 实 早 在 5 年 以 前, 受 命 于 富 兰 克 林 罗 斯 福 (Franklin D. Roosevelt) 总 统 的 一 个 特 派 科 学 小 组 就 已 经 开 始 敦 促 气 象 局 吸 收 消 化 挪 威 天 气 学 派 的 分 析 方 法, 但 即 使 来 自 如 此 高 级 别 的 政 府 力 量, 也 没 能 推 动 气 象 局 对 每 日 天 气 预 报 业 务 做 出 任 何 实 质 性 的 改 进 气 象 局 长 马 文 最 终 辞 职, 从 1935 年 开 始, 拜 尔 斯 和 另 外 几 个 MIT 的 毕 业 生 陆 续 来 到 气 象 局 工 作, 他 们 从 零 做 起, 推 广 卑 尔 根 学 派 的 预 报 方 法 气 象 学 家 杰 罗 姆 纳 米 阿 斯 (Jerome Namias) 仍 然 记 得 当 时 拜 尔 斯 等 人 所 遭 遇 的 持 续 不 断 的 阻 力 : 他 的 小 组 被 安 置 在 气 象 局 的 一 个 角 落, 让 他 们 与 预 报 员 们 保 持 足 够 的 安 全 距 离 这 样 预 报 员 才 能 干 点 正 事, 并 且 保 证 不 会 被 这 些 未 来 新 星 在 角 落 里 作 出 的 奇 怪 分 析 所 干 扰 里 奇 德 弗 的 到 来 则 彻 底 改 变 了 这 种 面 貌, 作 为 一 个 空 降 的 局 长, 他 领 导 了 气 象 局 将 近 50 年 1939 年 在 里 奇 德 弗 的 推 动 下, 罗 斯 贝 并 不 情 愿 地 同 意 离 开 MIT, 临 时 担 任 美 国 气 象 局 研 发 部 门 的 副 主 任 此 时, 距 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 (Jacob Bjerknes) 发 表 里 程 碑 式 的 讨 论 极 锋 理 论 的 论 文 已 过 去 20 年, 正 是 里 奇 德 弗 不 可 阻 挡 的 决 断 力, 和 罗 斯 贝 出 众 的 说 服 力, 最 终 克 服 了 美 国 气 象 局 内 部 的 体 制 性 阻 力, 为 国 家 天 气 服 务 带 来 了 全 新 的 科 学 方 法 在 华 盛 顿, 罗 斯 贝

220 卡 尔 - 古 斯 塔 夫 罗 斯 贝 : 征 服 气 象 局 图 22.2: 1956 年 12 月, 罗 斯 贝 作 为 封 面 人 物 登 上 了 时 代 周 刊.

221 209 还 帮 助 建 立 了 一 个 重 要 的 有 关 气 象 学 的 再 教 育 项 目 ; 同 时, 拜 尔 斯 前 往 芝 加 哥 去 领 导 建 立 一 个 全 新 的 区 域 培 训 中 心 尽 管 事 情 一 个 接 一 个, 但 罗 斯 贝 并 不 喜 欢 这 些 政 府 工 作, 并 最 终 于 1941 年 离 开 气 象 局, 去 芝 加 哥 大 学 担 任 新 组 建 的 气 象 学 系 的 系 主 任 后 来, 拜 尔 斯 受 邀 在 芝 加 哥 大 学 任 副 教 授, 成 为 罗 斯 贝 的 得 力 助 手, 他 出 色 的 管 理 才 能 再 一 次 派 上 用 场, 帮 助 罗 斯 贝 管 理 系 务 很 多 年 风 云 突 变, 战 争 的 阴 云 很 快 笼 罩 了 整 个 欧 洲 1940 年 4 月, 纳 粹 的 铁 蹄 攻 占 了 挪 威, 将 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 困 在 了 美 国 此 时, 美 国 被 卷 入 二 战 的 可 能 性 也 在 与 日 俱 增 罗 斯 贝 敏 感 地 意 识 到, 这 场 战 争 将 爆 发 激 烈 的 空 战, 大 规 模 杀 伤 性 武 器 有 可 能 被 使 用, 这 一 切 都 需 要 准 确 的 战 地 天 气 预 报 1940 年, 在 政 客 们 仍 在 讨 论 是 否 继 续 奉 行 绥 靖 政 策, 使 美 国 免 于 战 争 的 可 能 性 时, 美 国 政 府 在 罗 斯 贝 的 推 动 下 已 开 始 制 定 一 项 大 规 模 的 军 事 气 象 人 员 培 训 计 划 正 是 罗 斯 贝 雄 辩 的 口 才, 力 排 众 议 说 服 了 军 方 高 层, 打 算 征 用 许 多 民 用 大 学 以 培 养 军 方 需 要 的 战 时 天 气 预 报 员 很 快, 超 过 7000 名 军 方 预 报 员, 开 始 在 各 个 大 学 中 接 受 紧 急 气 象 学 培 训, 包 括 : 麻 省 理 工 学 院 ; 纽 约 大 学 ; 芝 加 哥 大 学 ; 加 州 大 学 洛 杉 矶 分 校 (UCLA, 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 在 此 建 立 了 气 象 系 ); 加 州 理 工 学 院 在 内 的 众 多 顶 尖 大 学, 都 加 入 了 这 一 计 划 在 战 争 期 间, 罗 斯 贝 在 全 世 界 走 访 了 很 多 地 方, 帮 助 深 处 战 场 的 英 军 和 美 军 气 象 人 员, 解 决 了 很 多 具 体 的 从 未 遇 到 过 的 棘 手 问 题 当 时 很 多 军 事 气 象 人 员 都 意 识 到 已 有 的 气 象 学 知 识 对 热 带 仍 知 之 甚 少, 罗 斯 贝 就 在 美 属 波 多 黎 各 组 建 了 芝 加 哥 大 学 热 带 气 象 学 院 战 后 的 芝 加 哥 大 学 气 象 系, 在 罗 斯 贝 的 领 导 下 迎 来 了 科 学 的 春 天 一 个 接 一 个 的 突 破 性 进 展 涌 现 出 来, 与 1920 年 代 的 卑 尔 根 学 派 如 出 一 辙 罗 斯 贝 发 展 的 长 波 公 式, 把 气 象 学 从 局 地 的 天 气 分 析 技 术 带 入 了 以 行 星 动 力 学 为 基 础 的 全 新 高 度, 这 正 是 威 廉 皮 耶 克 尼 斯 在 1904 年 所 描 述 的 使 大 气 科 学 成 为 一 门 真 正 意 义 上 的 科 学 的 梦 想 在 1940 年 代 后 期, 一 个 又 一 个 芝 加 哥 大 学 的 年 轻 人 不 断 夯 实 基 础, 最 终 推 动 了 基 于 电 子 计 算 机 进 行 计 算 的 数 值 天 气 预 报 (Numerical Weather Prediction) 的 巨 大 成 功, 这 是 20 世 纪 气 象 学 最 伟 大 的 成 就 之 一 拜 尔 斯 则 在 他 擅 长 的 领 域, 专 注 于 对 气 象 系 日 常 事 务 的 行 政 管 理, 尽 管 这 极 大 地 牵 扯 了 他 在 科 学 方 面 的 精 力 当 时 的 校 友, 气 象 学 家 罗 伯 特 辛 普 森 (Robert H. Simpson), 后 来 回 忆 起 拜 尔 斯 时

222 卡 尔 - 古 斯 塔 夫 罗 斯 贝 : 征 服 气 象 局 说 : 早 期 的 气 象 系 在 精 力 充 沛 富 有 创 造 力 的 罗 斯 贝 的 带 领 下, 尽 管 很 快 成 为 世 界 范 围 内 伟 大 的 科 学 中 心, 但 各 方 面 的 工 作 都 充 满 了 试 验 性 而 拜 尔 斯 则 是 有 能 力 平 衡 气 象 系 各 方 面 工 作 的 最 重 要 的 一 环 在 芝 加 哥 大 学 的 这 段 时 间, 罗 斯 贝 尽 情 地 推 进 各 种 理 论 的 甚 至 富 有 想 象 力 的 工 作, 围 绕 动 力 学 的 各 种 新 概 念, 他 亲 手 建 立 了 另 一 个 举 世 瞩 目 的 学 术 研 究 中 心 仿 佛 是 卑 尔 根 学 派 的 回 声, 芝 加 哥 大 学 气 象 专 业 也 被 后 人 称 为 气 象 学 的 芝 加 哥 学 派 或 罗 斯 贝 学 派 现 代 气 象 学 界 著 名 的 转 盘 实 验 也 起 源 于 芝 加 哥 学 派 当 时 罗 斯 贝 鼓 励 其 研 究 生 大 卫 福 茨 (Dave Fultz) 用 一 个 半 球 状 的 装 置 去 模 拟 湍 流 混 合 过 程 福 茨 就 往 一 个 很 大 的 圆 盘 里 注 满 水, 用 冰 块 降 温 圆 盘 中 心, 并 加 热 圆 盘 边 缘 通 过 很 小 心 地 控 制 转 盘 速 度, 就 可 以 模 拟 大 气 环 流 二 战 后, 芬 兰 访 问 学 者 气 象 学 家 埃 里 克 帕 尔 曼 (Erik Palmen) 来 到 芝 加 哥, 与 罗 斯 贝 和 其 他 人 共 同 定 义 了 急 流 (Jetstream) 的 概 念 : 高 层 西 风 带 中 一 条 高 速 的 气 流 场, 这 个 概 念 令 二 战 中 曾 飞 跃 太 平 洋 的 轰 炸 机 飞 行 员 老 兵 们 都 感 到 震 惊 罗 斯 贝 与 很 多 合 作 者, 有 老 师 有 学 生, 有 美 国 人 更 有 很 多 其 他 国 家 的 访 问 学 者, 共 同 奠 定 了 简 化 大 气 模 式 5 的 理 论 框 架, 这 对 1950 年 代 用 电 子 计 算 机 进 行 数 值 天 气 预 报 并 取 得 巨 大 成 功 起 了 关 键 作 用 然 而, 在 1947 年, 当 数 值 试 验 项 目 在 新 泽 西 的 普 林 斯 顿 高 级 研 究 所 即 将 开 花 结 果 之 时, 罗 斯 贝 却 做 出 了 令 所 有 美 国 同 事 和 学 生 都 倍 感 失 落 的 决 定, 他 接 受 了 来 自 祖 国 的 邀 请, 毅 然 返 回 瑞 典 直 到 启 程 之 时, 也 没 有 人 知 道 究 竟 为 什 么 他 会 突 然 回 国 毕 竟 当 时 的 罗 斯 贝 在 芝 加 哥 已 经 身 处 科 学 和 智 慧 之 巅, 没 有 理 由 做 出 这 样 的 选 择 也 许 他 觉 得 返 回 瑞 典 可 以 让 他 放 慢 已 很 繁 乱 的 生 活 脚 步 他 永 远 愿 意 去 往 荒 芜 之 地, 迎 接 全 新 的 挑 战, 这 对 他 本 人 的 发 展 是 至 关 重 要 的 于 是 回 到 瑞 典 后, 他 再 一 次 震 惊 了 所 有 同 事, 他 选 择 开 创 一 个 全 新 的 科 学 方 向, 探 索 大 气 化 学 及 其 对 天 气 和 气 候 的 影 响 在 这 个 方 向 上, 他 又 一 次 成 为 了 少 数 几 个 最 早 意 识 到 持 续 的 人 类 工 业 污 染 将 对 大 气 产 生 巨 大 潜 在 危 害 的 气 象 学 家 之 一 1956 年, 罗 斯 贝 作 为 封 面 人 物 登 上 了 时 代 周 刊, 他 在 采 访 中 表 达 了 对 大 气 中 多 种 痕 量 气 体 污 染 物 不 断 累 积 浓 度 不 断 增 加 的 巨 大 担 心, 他 首 5 罗 斯 贝 倡 导 滤 波 模 式, 而 非 原 始 方 程 模 式, 这 一 思 想 被 朱 尔 查 尼 (Jule Charney) 继 承, 并 最 终 取 得 了 1950 年 ENIAC 数 值 试 验 的 巨 大 成 功

223 211 次 提 及 大 气 是 全 人 类 的 家 园, 人 类 的 幸 福 都 与 它 休 戚 相 关 他 甚 至 警 告 说 : 人 类 继 续 糟 蹋 大 气 将 是 十 分 危 险 的, 自 然 会 报 复 我 们 1957 年 8 月 19 日, 罗 斯 贝 在 办 公 室 因 突 发 心 脏 病 而 逝 世 他 在 58 岁 的 年 纪, 在 崇 高 的 荣 誉 之 巅 走 完 了 自 己 的 人 生 巨 星 的 陨 落, 对 世 界 范 围 内 数 以 百 计 的 他 曾 经 鼓 舞 过 的 年 轻 气 象 学 家 们 而 言, 都 是 难 以 承 受 的 打 击 这 其 中, 可 能 没 有 谁 比 查 尼 更 加 悲 痛 这 位 在 普 林 斯 顿 高 级 研 究 所 为 数 值 天 气 预 报 作 出 过 杰 出 贡 献 的 科 学 家, 亲 自 前 往 瑞 典 吊 唁, 在 从 斯 德 哥 尔 摩 返 回 的 途 中, 查 尼 在 巴 黎 机 场 遇 到 另 一 位 气 象 界 同 事, 他 告 诉 这 位 同 事 罗 斯 贝 去 世 的 噩 耗 时 说 : 罗 斯 贝 的 离 去, 令 我 的 世 界 从 此 黯 淡 无 光

224 卡 尔 - 古 斯 塔 夫 罗 斯 贝 : 征 服 气 象 局

225 Storm Watcher 23 斯 维 尔 皮 特 森 登 陆 日 的 天 气 预 报 两 万 名 士 兵 正 等 待 六 个 人 的 意 见 处 在 一 个 被 指 挥 官 们 称 为 假 死 的 状 态 下, 旨 在 解 放 被 阿 道 夫 希 特 勒 (Adolph Hitler) 军 事 控 制 下 的 欧 洲 的 部 队 正 在 等 待 一 群 天 气 预 报 工 作 者 们 判 断 1944 年 6 月 5 日 的 天 气 条 件 是 否 允 许 实 施 历 史 上 最 大 规 模 的 登 陆 作 战 空 军 们 正 等 着 让 架 满 载 炸 弹 和 伞 兵 的 飞 机 起 飞 海 军 正 等 着 用 600 艘 战 舰 护 卫 待 命 在 4000 艘 登 陆 艇 中 的 美 国 加 拿 大 和 英 国 的 战 士 们 从 英 格 兰 南 部 穿 越 海 峡 到 达 法 国, 并 在 诺 曼 底 海 滩 登 陆 他 们 等 待 着 身 处 伦 敦 市 区 地 下 二 层 的 英 国 海 军 的 杰 弗 里 乌 尔 夫 (Geoffrey Wolfe) 和 劳 伦 斯 霍 格 本 (Lawrence Hogben); 在 伦 敦 西 北 部 邓 斯 泰 布 尔 的 英 国 气 象 局 的 斯 维 尔 皮 特 森 (Sverre Petterssen) 和 C. 道 格 拉 斯 (C. K. M. Douglas); 以 及 在 特 丁 顿 郊 区 的 美 国 战 略 空 军 的 本 霍 兹 曼 (Ben Holzman) 和 欧 文 里 克 (Irving P. Krick) 这 三 个 独 立 的 单 位 都 被 牵 扯 进 来, 说 明 这 次 事 件 的 重 大, 同 样 也 说 明 天 气 情 况 在 这 次 事 件 中 所 扮 演 的 重 要 角 色 除 了 上 面 的 三 个 单 位 外, 第 四 个 单 位 是 由 英 国 国 家 气 象 局 局 长 詹 姆 斯 斯 塔 格 (James Martin Stagg) 和 他 的 代 表 唐 叶 慈 (Don Yates) 先 生 盟 军 指 挥 官 德 怀 特 艾 森 豪 威 尔 (Dwight D. Eisenhower) 以 及 其 他 的 高 级 军 官 组 213

226 斯 维 尔 皮 特 森 : 登 陆 日 的 天 气 预 报 成 整 个 五 月 的 天 气 对 登 陆 来 说 都 是 完 美 的, 美 中 不 足 的 是 现 在 登 陆 艇 都 是 满 载 的, 而 且 战 术 空 中 打 击 正 忙 于 在 法 国 袭 击 德 军 的 机 场 六 月 的 最 初 几 天 天 气 晴 好, 当 所 有 都 准 备 就 绪 时, 等 待 变 得 几 乎 难 以 忍 受 然 而, 在 世 界 的 另 一 端, 高 空 却 存 在 着 一 个 危 险 的 天 气 信 号, 如 果 完 全 忽 视 天 气, 总 司 令 和 他 的 自 由 之 师 将 可 能 受 到 来 自 天 气 的 阻 碍 我 们 希 望 能 在 我 们 护 卫 队 的 保 护 下 在 夜 间 穿 越 海 峡, 这 样 黑 暗 能 够 隐 藏 我 们 进 攻 的 火 力 和 方 向, 艾 森 豪 威 尔 后 来 在 远 征 欧 陆 一 书 中 写 道 我 们 需 要 在 有 月 亮 的 时 候 实 施 我 们 的 空 降 突 袭 在 地 面 突 袭 之 前, 还 需 要 花 白 天 的 40 分 钟 时 间 完 成 我 们 的 轰 炸 和 火 炮 准 备 任 务 我 们 要 在 潮 水 相 对 较 低 时 进 攻, 因 为 当 战 士 从 登 陆 艇 出 来 的 时 候, 必 须 确 保 没 有 海 滩 的 阻 隔 这 些 主 要 的 因 素 在 平 时 就 可 以 满 足 ; 但 是 选 择 具 体 的 日 期 还 是 需 要 基 于 天 气 预 报 每 个 人 都 有 自 己 心 中 完 美 的 天 气 轰 炸 机 飞 行 员 们 喜 欢 干 净 的 天 空, 伞 兵 则 希 望 有 云 层 的 保 护 地 面 部 队 偏 好 吹 向 岸 的 风, 而 海 军 则 盼 望 有 背 离 岸 的 风 吹 起 的 小 波 浪 但 是, 还 存 在 限 制 作 战 的 天 气 因 素, 一 场 风 暴 就 能 招 致 灾 难 在 疾 风 和 大 浪 下, 这 次 规 模 巨 大 的 水 陆 两 栖 登 陆 战 有 可 能 彻 底 失 败 在 完 全 可 预 报 的 因 素 月 相 和 早 晨 的 低 潮 的 基 础 上, 艾 森 豪 威 尔 只 有 很 少 的 选 择 : 从 6 月 5 日 开 始 的 3 天 时 间, 如 果 没 有 一 个 对 这 几 天 的 好 的 天 气 预 报, 他 非 常 担 心, 随 之 而 来 的 后 果 很 可 能 不 堪 设 想 第 一 个 发 出 警 报 的 是 邓 斯 泰 布 尔 的 皮 特 森 这 位 著 名 的 挪 威 科 学 家 成 立 了 英 国 气 象 局 的 一 个 特 殊 分 支 机 构, 关 注 从 无 线 电 探 空 气 球 和 飞 机 观 测 得 到 的 相 对 较 新 的 高 空 信 息 他 并 不 喜 欢 他 所 看 到 的 5 月 28 日 的 天 气 形 式 在 当 天 晚 些 时 候 ( 周 六 晚 ) 的 一 次 电 话 会 议 中, 当 斯 塔 格 询 问 起 对 未 来 5 天 的 天 气 形 式 的 看 法 时, 皮 特 森 警 告 大 西 洋 上 空 的 高 层 大 气 正 在 变 得 不 稳 定, 高 空 西 风 正 在 逐 渐 加 强, 到 6 月 2 日, 周 五, 天 气 可 能 会 恶 化 海 军 的 天 气 预 报 员 乌 尔 夫 也 同 意 他 的 观 点, 而 美 国 的 预 报 员 里 克 却 没 有 发 现 任 何 异 常, 坚 持 说 在 接 下 来 的 5 天 中 将 继 续 平 静 的 天 气 皮 特 森 和 里 克 关 于 这 个 问 题 进 行 了 激 烈 的 辩 论 在 大 多 数 情 况 下, 皮 特 森 是 不 会 为 了 这 么 一 个 长 期 预 报 冒 险 的, 但 是 他 认 为 他 看 到 了 一 个 异 常 强 并 且 麻 烦 的 模 态 正 在 形 成 他 在 回 忆 录 经 历 风 暴 一 书 中 说, 他 自 己 还 不 能 说 出 哪 一 天 更 好 或 更 糟, 但 是 他 知 道 这 次 新 的 异 常 的 大 气 模 态 可 以 把

227 215 他 认 为 是 生 死 攸 关 的 问 题 摆 在 海 军 面 前 : 我 们 能 不 能 让 部 队 成 功 登 陆 法 国 海 岸? 在 另 一 方 面, 美 国 人 里 克 总 是 夸 大 他 作 为 一 个 长 期 预 报 员 的 预 报 能 力 里 克 研 究 了 过 去 50 年 的 资 料 和 图 表, 他 确 信 海 峡 会 受 到 亚 速 尔 高 压 的 保 护, 亚 速 尔 高 压 是 一 个 主 要 在 夏 季 控 制 东 大 西 洋 的 气 压 模 态 他 们 反 复 辩 论, 而 此 时 作 为 一 个 更 像 管 理 者 而 非 气 象 学 家 的 斯 塔 格, 已 经 对 他 们 的 争 吵 厌 烦 了 斯 塔 格 在 他 的 书 为 帝 王 预 报 中 说 出 了 关 于 这 件 事 他 自 己 的 版 本 关 于 皮 特 森 和 里 克, 他 写 道, 双 方 都 对 自 己 诊 断 和 预 报 非 常 自 信, 两 个 人 都 有 教 条 的 断 言 倾 向, 随 着 讨 论 过 程 的 深 入, 让 哪 一 个 让 步 都 越 来 越 困 难 5 天 及 以 上 天 气 预 报 的 范 畴 特 别 是 在 英 国, 是 有 很 多 不 确 定 性 的 科 学 中 的 灰 色 区 域 在 邓 斯 泰 布 尔, 经 验 丰 富 比 其 他 人 都 更 了 解 英 国 的 天 气 的 预 报 员 道 格 拉 斯, 一 点 也 不 希 望 做 48 小 时 以 上 的 天 气 预 报 只 有 当 军 队 要 求 时, 气 象 学 家 们 才 会 例 行 公 事 地 提 供 5 天 天 气 预 报 比 长 期 天 气 预 报 的 困 难 更 让 人 吃 惊 的 是 预 报 员 内 部 反 常 并 让 人 头 疼 地 没 有 达 成 一 致 讽 刺 的 是, 随 着 需 要 预 报 的 时 间 长 度 越 来 越 短 越 来 越 多 的 数 据 填 补 了 空 白, 两 个 人 之 间 的 斗 争 却 越 来 越 激 烈 在 信 号 嘈 杂 的 秘 密 电 话 会 议 中, 天 气 预 报 员 之 间 的 重 大 分 歧, 尤 其 是 皮 特 森 和 里 克 之 间 的, 在 逐 渐 升 级 的 怒 气 与 偶 尔 的 敌 对 气 氛 中 等 待 解 决 北 大 西 洋 上 空 的 气 象 条 件 复 杂, 预 报 起 来 较 困 难, 并 且 1944 年 6 月 初 的 天 气 确 实 很 反 常 但 是, 一 些 其 他 的 过 程 也 在 进 行 着 对 这 个 天 气 预 报 问 题 持 完 全 不 同 观 点 的 两 个 完 全 不 同 的 人 正 在 激 烈 地 斗 争 着 皮 特 森 出 生 在 北 极 圈 上 的 挪 威 诺 尔 兰 郡, 在 那 里, 他 的 祖 父 乘 坐 维 京 人 制 作 的 浅 敞 舱 船 往 来 于 渔 产 丰 富 的 海 域 没 几 个 人 能 像 他 那 样 了 解 北 大 西 洋, 在 实 际 情 况 下, 他 比 任 何 人 都 懂 这 里 的 气 象 学 天 气 分 析 和 预 报 作 为 卑 尔 根 学 派 的 一 名 学 生, 他 接 替 雅 可 比 皮 耶 克 尼 斯 成 为 挪 威 西 部 局 地 天 气 预 报 服 务 的 主 管 在 这 些 年 中, 他 曾 在 卑 尔 根 为 美 国 海 军 军 官 弗 朗 西 斯 里 奇 德 弗 (Francis W. Reichelderfer,1938 年 成 为 美 国 气 象 局 长 ) 辅 导 气 团 分 析 的 技 术 皮 特 森 继 罗 斯 贝 后, 后 来 也 成 为 了 麻 省 理 工 学 院 (MIT) 的 一 名 教 授, 他 同 时 也 是 关 于 天 气 预 报 的 第 一 本 教 科 书 的 作 者 他 是 一 个 具 有 国 际 名 声 的 傲 慢 的 欧 洲 科 学 家, 特 别 以 他 的 科 学 传 统 自 豪 纳 粹 在 1940 年 对 挪 威 的 入 侵 使 当 时 在 MIT 的 皮 特 森 被 迫 离 开 挪 威 气

228 斯 维 尔 皮 特 森 : 登 陆 日 的 天 气 预 报 图 23.1: 斯 维 尔 皮 特 森 的 照 片