與風云的浪漫邂逅

一百斤的胖子

“清明時節(jié)雨紛紛，路上行人欲斷魂?！保ǘ拍痢肚迕鳌罚翱丈叫掠旰?，天氣晚來秋?！保ㄍ蹙S《山居秋暝》）這些詩句都與天氣變化有關(guān)。在我國古代，設(shè)有欽天監(jiān)一職來觀察天象、推算節(jié)氣、制定歷法，他們主要依據(jù)動物的行為以及常識來預(yù)測天氣;而到了現(xiàn)代，我國開設(shè)了一門專門研究天氣變化的學(xué)科——大氣科學(xué)。

對于一般人來說，離大氣科學(xué)最近的時候，要么是看中央電視臺每天晚上播出的天氣預(yù)報，要么是用手機里為我們提供穿衣、洗車、運動等指數(shù)的各種天氣App。大氣科學(xué)類專業(yè)主要研究大氣的各種現(xiàn)象及其演變規(guī)律，主要包括大氣科學(xué)和應(yīng)用氣象學(xué)兩個專業(yè)。大氣科學(xué)偏向于基礎(chǔ)理論研究，應(yīng)用氣象學(xué)則偏向于實際應(yīng)用。

學(xué)習大氣科學(xué)類專業(yè)是一種什么樣的體驗？天氣預(yù)報是如何產(chǎn)生的？大氣科學(xué)與應(yīng)用氣象學(xué)有什么區(qū)別？學(xué)應(yīng)用氣象學(xué)專業(yè)為什么還要“種地”？想要知道這些問題的答案，且聽我慢慢道來。

大氣科學(xué)

數(shù)理基礎(chǔ)要扎實

——“這個公式你看懂了嗎？”

——“沒懂，你呢？”

大氣科學(xué)的核心就是在數(shù)理知識的基礎(chǔ)上推導(dǎo)公式，從大一開始我們就學(xué)習高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、普通化學(xué)等基礎(chǔ)課程，為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習打下基礎(chǔ)。從大二開始我們陸續(xù)接觸專業(yè)課，如氣象學(xué)原理與氣候?qū)W、大氣物理、流體力學(xué)、天氣學(xué)原理、大氣探測學(xué)等，都有大量的公式要推導(dǎo)，簡直令人“頭禿”！“草稿紙帶夠了嗎？”這是我們常掛在嘴邊的一句話，因為每節(jié)課都要和老師一起推公式，草稿紙不夠怎么行呢？而且每節(jié)專業(yè)課黑板上必是滿滿的公式，當老師拿起黑板擦準備寫下一頁時，同學(xué)們都會驚呼：“老師別擦，我們還沒看懂！”

課程雖難，但只要用心學(xué)習，收獲也很大。以大氣物理為例，我們學(xué)習了云的產(chǎn)生、云的分類、云和霧的區(qū)別，還有露點、等溫大氣和鋒的分類;學(xué)會通過對云的識別，判斷是否會下雨以及雨的持續(xù)時間;學(xué)會看天氣圖，區(qū)分高壓區(qū)和低壓區(qū)等。這些知識學(xué)下來，我們就掌握了觀云知天的常識了。還有大氣探測，這門課主要以實驗的方式進行，通過探測儀器獲取各種氣象要素，比如我們在天氣預(yù)報中常聽到的氣溫、雨量、氣壓、風向和風速等。而且這門課還會教我們?nèi)绾沃谱鳉庀筇綔y儀器。通過學(xué)習流體力學(xué)，我們能掌握大氣的運動規(guī)律和特征，對作用于大氣上的氣壓梯度力、重力、分子黏性力、科里奧利力有深入的認識，還能學(xué)會建立大氣運動方程。學(xué)了這些專業(yè)基礎(chǔ)課之后，我們就能對大氣科學(xué)專業(yè)有一個直觀的認識了。

教你進行天氣預(yù)報

天氣預(yù)報的背后，是對大氣的觀測及對其運動規(guī)律的把握。比如當你抬頭，發(fā)現(xiàn)天空中有一片烏云，再加上電閃雷鳴，你會想到什么？是不是“糟了，快下雨了，回家收衣服”?。康窃谖覀兇髿饪茖W(xué)專業(yè)的同學(xué)眼中，這不僅僅是烏云和閃電，我們會分析：這片云是如何產(chǎn)生的？它從哪來，將移動到哪去？這片云是積雨云還是對流云？閃電是如何產(chǎn)生的？此時的風力、風向如何？每次我們一見到云，都少不了對大氣運動規(guī)律的分析，這也算是一種專業(yè)習慣吧。

進行天氣預(yù)報需要分兩個步驟，首先是獲取氣象要素，這當然少不了我們最為熟悉的觀測站啦。觀測站一般設(shè)在平整開闊的廣場，內(nèi)設(shè)百葉箱、雨量筒、風速風向儀、氣壓表等儀器，用于獲取溫度、氣壓、風速風向等基礎(chǔ)氣象要素，高空氣溫則要通過探空氣球獲取。

除了最基本的觀測站，我們還有高端的觀測設(shè)備——雷達。提起雷達，大家腦子里是不是浮現(xiàn)出戰(zhàn)爭的場面，我方通過雷達鎖定敵方戰(zhàn)機，然后實施火力打擊將其摧毀？其實不太一樣，氣象觀測中使用的雷達是多普勒雷達，外觀是一個白色的大圓球。多普勒雷達通過向大氣發(fā)射電磁波，再接收反射回來的電磁波來判斷空氣中的含水率，對降水監(jiān)測很有效果。

除了雷達，我們還使用氣象衛(wèi)星進行觀測，比如目前的風云系列衛(wèi)星，衛(wèi)星上搭載各種氣象遙感裝置，接收地球及大氣中的各種輻射，然后將其轉(zhuǎn)換為電信號傳輸給地面接收站。通過氣象衛(wèi)星可以獲取云量、云層厚度、地面植被等要素。

獲取氣象要素后就可以進行天氣預(yù)報了，傳統(tǒng)的天氣學(xué)方法是將同一時刻同一高度的氣象數(shù)據(jù)繪制在天氣圖上，通過對天氣圖上各種氣象要素進行分析，我們就可以了解當前天氣系統(tǒng)的分布和結(jié)構(gòu)，判斷天氣系統(tǒng)與具體天氣的聯(lián)系及其未來演變情況，從而進行天氣預(yù)報。比如天氣圖上如果出現(xiàn)副熱帶高壓，那么在其控制之下將會是酷暑;而在其邊緣與冷空氣交會的話將會是連綿陰雨，江南梅雨季節(jié)就是在副熱帶高壓的邊緣形成的準靜止鋒造成的。天氣圖上如果出現(xiàn)冷渦，則預(yù)示著強對流天氣異常旺盛，將會有暴雨來襲。

另一種是數(shù)值預(yù)報方法，說白了就是通過計算機建模，根據(jù)大氣的實際情況，在一定初始值和邊界條件下，通過數(shù)值計算，求解描敘天氣演變過程的流體力學(xué)和熱力學(xué)方程組，預(yù)報未來天氣。常見的天氣預(yù)報模式有中尺度WRF模式、中國新一代數(shù)值預(yù)報模式GRAPES等。

逃不開的編程語言

學(xué)習大氣科學(xué)專業(yè)需要掌握編程語言，我們紛紛感嘆：“感覺我們學(xué)的是計算機專業(yè)?！睆拇笠幌聦W(xué)期開始我們就要學(xué)習C++，這是一門面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，我覺得是所有編程語言里最難的了?！捌渌Z言可以實現(xiàn)從入門到精通，C++卻是從入門到放棄”是我們對它的一致看法，不過通過學(xué)習我們能掌握基本的編程語法及編程邏輯，為后續(xù)學(xué)習打下基礎(chǔ)。到了大二我們開始學(xué)習Fortran語言，它的優(yōu)點是簡單好寫，與C++相比編譯性更強，計算效率非常高，非常適合大氣運動模式的計算。目前世界上絕大多數(shù)天氣預(yù)報模式都是用Fortran語言編寫，該語言的最大用戶群體就是氣象工作者，所以大氣科學(xué)專業(yè)的學(xué)子得好好學(xué)習這門語言。

除此之外我們還學(xué)習python語言，python的特點是數(shù)據(jù)處理能力強大。我們在學(xué)習中遇到的氣溫、氣壓、風速等氣象要素一般都是從1951年開始的長序列數(shù)據(jù)，還有些逐小時、逐分、逐秒的數(shù)據(jù)量就更大了，使用excel電子表格來處理的話不僅費時費力，而且人還沒崩潰，excel就先崩潰了。使用python處理這些數(shù)據(jù)則相當快，往往只需十多行代碼就能解決。用于圖表展示的R語言也是我們學(xué)習的重點，R語言的優(yōu)勢就在于數(shù)理統(tǒng)計及數(shù)據(jù)可視化，使用它我們可以制作出氣溫變化圖、風向玫瑰圖等精美而實用的圖表。大氣科學(xué)與計算機類專業(yè)具有一定的交叉性，假如我們畢業(yè)后不從事氣象類工作，掌握了這些編程語言的話，也具備成為一名程序員的基礎(chǔ)條件了。

令人絕望的考試周

“平時不用功，考試望天空?！笨荚囍艿膲毫?，跟做銷售到了月底沒賣出東西的壓力如出一轍。大氣科學(xué)專業(yè)的考試周更是難熬，首先是沒有考試重點，因為整本書都是考試重點！平時認真聽講還好，沒劃重點也無所謂，大不了整本書過一遍就行了，反正這些知識老師都在課上講過，無非就是再加深理解，加強記憶罷了。對于一些上課時“摸魚”的同學(xué)就不太友好了，知識點沒有連貫起來，到了考試的時候“滿滿的求生欲”，于是乎趕緊抱住學(xué)霸的大腿。你有機會看到這樣的一幕——一群同學(xué)集中于一個宿舍，圍成一圈，并且燈火通明，這是干啥呢？哦，原來是“學(xué)霸小課堂”開課了，同學(xué)們紛紛來這“取經(jīng)”呢！

其次是考試難度大，“流體力學(xué)聽了一個學(xué)期的課真的啥也不懂。”“大氣物理就像天書一樣?！薄巴牧?、紊流、層流、平流傻傻分不清楚。”沒經(jīng)歷過的同學(xué)真的體會不到那種絕望，每到考試周我們的“發(fā)量”都會直線下降。而考試科目集中也是我們經(jīng)常吐槽的——你感受過7天考10門課的緊迫感嗎？甚至上午剛考完一門，下午緊接著又來一門，真是令人措手不及。其他專業(yè)的考試周還沒開始，我們專業(yè)就已經(jīng)開始了;其他專業(yè)所有的課都考完了，我們卻還在考——到了最后，圖書館里都沒有其他專業(yè)的同學(xué)了，只剩下我們在備考！

在氣象局里實習

在大三下學(xué)期時，學(xué)院會安排大氣科學(xué)專業(yè)的同學(xué)到各氣象局進行實習，了解氣象局工作的方方面面，為將來擇業(yè)提供參考。我實習的地方是山西省一個地市級氣象局，接下來我?guī)Т蠹伊私庖幌職庀缶值娜粘９ぷ鳌?/p>

氣象局平常都干啥？氣象局里業(yè)務(wù)人員主要分為預(yù)報員和觀測員兩類，預(yù)報員負責天氣預(yù)報，觀測員負責觀測各種氣象要素。觀測員每天早上8點就要起床到觀測場獲取數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)訂正后及時導(dǎo)入專用系統(tǒng)，14點、20點還要進行相同的操作。預(yù)報員每天早上8點準時參與全國天氣會商，聽聽國家氣象局的權(quán)威專家們對當前重點天氣的預(yù)測;大約8點半時參與全省的天氣會商，省級專家會對全省的天氣情況進行分析預(yù)測，他們的意見對于本省的天氣預(yù)測適用性更強。會商結(jié)束后就要進行預(yù)報了，主要是使用數(shù)值預(yù)報，說白了就是將觀測員獲得的數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)，然后利用計算機計算出氣溫、降水概率等數(shù)值，然后根據(jù)天氣會商時專家的意見稍微修改，比如把氣溫調(diào)高1—2℃，把降水概率降低5%—10%等，然后將預(yù)報進行發(fā)布即可。除了觀測和預(yù)報，業(yè)務(wù)人員在平時還承擔科研任務(wù)，這和單位發(fā)展、個人職稱評審都有一定關(guān)系。

工作壓力大不大？氣象局的工作和天氣情況有關(guān)，沒天氣過程的時候沒壓力，可以正常上下班;遇到復(fù)雜天氣系統(tǒng)的時候壓力就很大，加班是常態(tài)。我實習的時候是暑假期間，正值汛期，整整一個月都在加班，簡直“累成狗”;而在西北地區(qū)某氣象局實習的同學(xué)卻是“閑庭信步笑看云卷云舒”，因為他們那里是大晴天，沒有復(fù)雜的天氣過程，真是令人羨慕。

我們的就業(yè)單位

對于大氣科學(xué)專業(yè)的我們來說最對口的就業(yè)單位就是氣象局了，目前國家氣象局一般需要博士，省級氣象局一般需要碩士及以上，地市級氣象局視當?shù)亟?jīng)濟水平而定（經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)一般需要碩士及以上），縣級氣象局本科畢業(yè)就可以進。所以想進地市級以上氣象局的同學(xué)，就需要考慮讀研、讀博了。除了氣象局，我們還可以選擇航空公司空管部門，負責對天氣情況進行預(yù)測，判斷飛機是否可以正常起降。我們還可以選擇專業(yè)的氣象公司，這些公司有的主要生產(chǎn)銷售氣象儀器、設(shè)備，有的主要進行天氣情況推送，比如墨跡天氣、天氣通等App背后的公司。

應(yīng)用氣象學(xué)

與大氣科學(xué)相比，應(yīng)用氣象學(xué)更偏向?qū)嶋H應(yīng)用，比如遙感與衛(wèi)星氣象、農(nóng)業(yè)氣象、污染防治、人工降雨等。應(yīng)用氣象學(xué)也開設(shè)有大氣科學(xué)的基礎(chǔ)課程，只不過大氣科學(xué)注重學(xué)習的深度，而應(yīng)用氣象注重學(xué)習的廣度。

既然涉及農(nóng)業(yè)，這里就不得不提應(yīng)用氣象學(xué)專業(yè)有趣的“種地之旅”——農(nóng)業(yè)氣象學(xué)這門課了。我們學(xué)院為每一名應(yīng)用氣象學(xué)專業(yè)的同學(xué)分配了約1平方米的土地，要求同學(xué)們在上面種植小麥、西紅柿、黃瓜等農(nóng)作物，從播種、施肥、除草再到收獲，全流程都由我們自己管理。同學(xué)們身穿白大褂，手持鋤頭，在地里揮汗如雨，干得熱火朝天?！澳愕男←溄衲戤a(chǎn)量如何？”“干熱風嚴重，癟粒多，產(chǎn)量不行?！薄б宦犨€以為是農(nóng)民伯伯在討論今年收成呢！這門課的結(jié)課方式是以論文形式分析光、溫、水、肥對作物產(chǎn)量的影響，從而讓我們體會到氣象與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)。平時常往地里跑，悉心管理作物的同學(xué)，對種植自然有一番心得，在這門課中往往能取得好成績;而那些對作物不聞不問的同學(xué)，有時候連自己種的西紅柿被偷吃了也不知道，最后只能重修，而且一等就是一年，畢竟一年中只有一段時間適宜種植。

我們還有一門作物識別課程，要求說出試驗田里作物的名稱及其科屬，更是令人崩潰。我們還以為考試的時候是去室外進行識別，可以事先記住哪個位置是什么作物，屬于什么科等，萬萬沒想到，老師居然將作物采摘回實驗室進行考試，真是讓我們措手不及！

人工增雨實習也是一次很有趣的經(jīng)歷。在你的眼里，人工增雨是不是只要朝天上打一炮，晴空萬里立刻就變成瓢潑大雨？其實人工增雨的基本原理是采用人工方法對空中可能下雨或者正在下雨的云層施加某種影響，以達到增加降水量的目的，只有云已經(jīng)降水或者近于降水的條件下，人工增雨才能發(fā)揮作用。應(yīng)用氣象學(xué)專業(yè)的同學(xué)會被安排到氣象系統(tǒng)里的人工影響天氣部門進行實習，在適宜降水的氣象條件下，我們開著皮卡車，馱著火箭來到開闊地帶，組裝火箭后朝天空中發(fā)射增雨彈。一發(fā)發(fā)炮彈尾部拖著火焰，“嗖”的一聲飛到空中，場面宛如軍事演習現(xiàn)場。增雨彈能上升到7至8千米的高度，然后釋放碘化銀實施增雨，與此同時，增雨彈內(nèi)的降落傘打開，彈殼緩緩下降，在地面上看就像傘兵從天而降一樣。

應(yīng)用氣象學(xué)專業(yè)的對口就業(yè)單位和大氣科學(xué)專業(yè)一樣，也是氣象局、航空公司、氣象公司等，不過在氣象系統(tǒng)內(nèi)大氣科學(xué)專業(yè)的同學(xué)似乎更受歡迎，畢竟專業(yè)內(nèi)容學(xué)得更深入，對一些理論理解得更透徹。不過，應(yīng)用氣象學(xué)專業(yè)的同學(xué)還可以選擇農(nóng)林牧漁、農(nóng)業(yè)保險、環(huán)境評估等行業(yè)，就業(yè)面比大氣科學(xué)寬一些。

在氣象系統(tǒng)內(nèi)，大氣科學(xué)和應(yīng)用氣象學(xué)的同學(xué)有點互相看不起，在大氣科學(xué)專業(yè)同學(xué)心中：“基礎(chǔ)理論才是核心，數(shù)值計算和公式推導(dǎo)才是氣象研究的應(yīng)有之義，我們才是正宗的‘氣象人！”而在應(yīng)用氣象學(xué)專業(yè)同學(xué)看來：“所有基礎(chǔ)研究的終極目標都是服務(wù)于社會發(fā)展，只研究基礎(chǔ)理論不謀求應(yīng)用的專業(yè)都是耍流氓！”大有金庸武俠小說里劍宗、氣宗相爭之勢，不得不讓人感嘆：本是同根生，相煎何太急？