观测整个地球的大气层

发布时间：79年12月28日

Pierre Morel* 编译金戈

卫星和大型电子计算机目前已作为《大气工作者》的日常武器。这对天气预报是必不可少的。

1964年我作为巴黎大学任命的年轻讲师，接受了国家空间研究中心主席让 · 库隆布（Jean Coulomb）教授提出的建议在《EOLE（风神）计划》中负责起科研工作，“以便使法国国家空间研究中心研究的气象卫星计划的成果不被美国所独占”。当时我作为受过训练的物理理论工作者，进入了研究大气层科学的领域。我和大多数法国人或几乎当代法国科学界全体人员一样，对气象和环境之类事物可以说是一窍不通。回顾一下过去，很容易看出那时在法国'、这门学科的特点，即把实用气象观测办法（经验丰富的预报者的推测）和使用科学仪器的活动分离。这种使用科学仪器的活动分别包括一些特殊大气层发展过程的研究，例如用各种化学药品洒成云雾，以便阻止形成冰雹（这在当时还没有实现过）。

这样，在国家气象台培养的实验员，根据三十年代斯堪的纳维亚学派所制定的原则，充分利用了两极和热带气团的概念，这些气团由于它们热力学的特性而不相同。从这些特性中可推算出相当准确的趋势：严重或好转。但是不可能为这种主观的预测提出定量表示。

一九六七年在斯德哥尔摩的研究会议上证实由于以下两项基本技术的进展，定量预报十天左右的气候已有可能：

· 数字处理的成就。

· 气象卫星的发展，特别是，根据大气层发出的红外线光谱而遥测的温度分布图。

由于使用《风神》卫星，在活动浮标的定位方面和资料自动收集方面获得了一些经验，于是法国积极参加了《世界气象观测系统》的设计工作。1971年发射的《风神》卫星，收集大气层中随风飘荡几个月的五百个气球上的资料并确定气球的位置。提出《世界气象观测系统》这项尝试，当然是不顾具体困难努力解决行星范围的数学预报的巨大问题。1978年正式组成全球大气研究计划（GARP），提供了精神和物质支援，以组成一个真正达到上述目标的《科学方针》。在行星范围内尽可能地收集和处理大量数据就是这个迅速获得世界上学界联合会和气象组织赞同的方针，并推动气象科学的迅速发展。

气象图的数字预测

在理论方面，这十年中出现了流体力学的分支——地球物理流体力学，并把它作为流体力学的最初的一个分支，研究地球旋转和在引力场的作用下的二维层流。克莱希南（Kraichnan），奥扎克（Orszag）和法国弗利歇（Frisch）小组大大增进了在总的方面对全紊流流动，特别是对《二维紊流》的了解。Leith引入了对大气环流预报的延迟期限约为十天的概念，除此之外并证明了决定性的预测气象干扰是不可能的。这些理论性的进展，同时也意味着要作出对行星有时对海洋的总的大气环流的数字模式，但需要花出很大的力气。斯马戈林斯基（Smagorinsky）是作出这模式的先驱者，他发明了模式的规则和词汇。数字模式成了所有的数字说明的基础，即气象图的数字预测。十年来，美国在这方面的进展，吸引了大部分国家的气象组织，并为各大学建立对话开拓了道路。就这样法国国家气象台，用研究贷款查明了第一个半球预测模式。而动力气象实验室深入研究了气象场分析原则，即如何重新构成—个协调的气象场，从定点而非同时的观察出发而没有空间与时间上的不连续性。

今后，气候的数字预测要用最强力的信息处理设备。

卫星的发展

自从1978年十月以来，经过一年紧张的观测，全球大气研究计划（GARP）的创始人梦想已久的全球气象观测体系已作了首次世界性的气象实验。美国、苏联、欧洲和日本共同合作在地球极附近保持四个《太阳同步卫星》和在赤道周围平均分布五个《地球静止卫星》。通过这次机会，美国技术人员发展了—个新系列的两极卫星TIROS-N（电视及红外线观测卫星）。该卫星装有最新的红外线和微波分光仪，以便《探测》大气层的垂直构造。法国研究人员和技术人员在实现欧洲空间局的《地球静止卫星METEOSTAT》的设计上起了重要的作用。五个地球静止卫星每三十分钟提供一次有关整个地球上的云层图像，但不包括两极的圆顶区域。