流言揭秘：天气预报瓶真能预报天气？|天气|瓶子|温度_科学探索_新浪科技_新浪网
流言揭秘：天气预报瓶真能预报天气？
&&&&& 文章来源：中国天气网
　　作者：李汀 中国科学院博士后
　　前段时间，微博中频繁收到一些关于“天气瓶”的艾特，听说各种走红，问我是真是假。本着对粉丝负责的态度，贫尼决定去一探究竟！
传说中的天气瓶！
　　天气瓶，全名天气预报瓶，又名风暴瓶，英文名StormGlass。
　　发明人说法不一，其中一位据说还是气象学家RobertFitzroy——此人就是达尔文进行环球考察时乘坐的那艘“小猎犬号”的船长。他把蒸馏水、樟脑、乙醇、硝酸钾和氯化铵混合成溶液，密封在玻璃瓶子里。随着天气的变化，瓶子里溶液的结晶也会发生不同的变化，观察结晶就能预报天气。
　　然后就是各种淘宝卖家的介绍，都说能预测天气——“当瓶中液体清澈干净，代表天气晴朗；当瓶中液体混浊朦胧，代表天空多云阴郁；当瓶中出现大片结晶，代表将降温甚至下雪。”(各家描述略有出入，总体上大同小异)
淘宝商家对天气瓶不同天气产生不同晶体变化的介绍
　　PS：不得不说，在淘宝搞调研真的太考验人性了，鼠标神不守舍东点西点根本停不下来，调研结束后差点破产。
&&&&&掐指一算：这顶多是个漂亮的温度计！
　　首先，天气虽然千变万化，其实归根结底不外乎是温度、湿度和气压的变化。对于天气瓶子而言，由于它是密闭的，所以湿度和气压无法施予影响，真正能对它产生作用的就只有温度。
　　我们可以看看天气瓶子号称能预测出的几种天气：晴、阴、多云、降雪、暴风雪……这些天气状况，都并非只由气温这一个指标来主导。比如说，某地，冷空气来了，气温下降(这是天气瓶能捕捉的)，但到底会不会下雪，还取决于水汽输送条件(这是天气瓶不能捕捉的)，所以天气瓶子怎么可能判断下雪呢？！还有阴、晴、多云，这些天气现象完全可能在同样的气温条件下发生，其差别仅在于天空云量(晴为云量＜30%，阴为云量＞70%，中间的为多云)，天气瓶子又怎么能获取到天空云量信息呢？！
　　其次，既然天气瓶子完全依赖于温度变化，那显然它就必须放在室外，才能与大气温度充分接触。可是几乎所有的广告和介绍都没有提示这一点，大部分图片也都是放置在室内——这倒也与它精巧脆弱的造型相符。在如今的居室条件下，室温变化已经越来越小了，冬天有暖气、夏天开空调，这种条件下，天气瓶子连真实的气温都反映不了，更别说再进阶到天气变化了。
　　还有最重要的一点，就算我们把天气瓶子放在室外，就算室外的天气瓶子真能反映出气温变化——那又怎样？这能叫“预报”吗？！
　　什么叫预报？现在是10℃，我跟你说，24小时后会变成20℃，这才叫预报！而天气瓶子无非是现在已经20℃了，它用结晶的状态反映出来而已，这可不是预报，这只是实测，其功能仅仅相当于一支漂亮的气温计——把抽象的水银柱刻度，换成了具象的溶液结晶型而已。
　　等下！到底能不能实现温度计的功能还且说呢！
&&&&&做个实验：天气瓶比温度计任性很多
　　天气瓶子里的溶液结晶变化，到底能不能反映温度的变化？或者说，能反映到什么程度？对于这个问题的好奇心，战胜了我爱财如命的本质——我去买了一个天气瓶子！
　　在买的瞬间我突然又想到，要不要考虑下瓶子自身是否存在明显的个体差异？比如说，在同样的条件下，同样的瓶子却产生不同的结晶变化？
　　理论上来说，此时我应该买100个瓶子来观察。但是！我爱财如命的本质终于战胜了一切——我决定只买两个来看看再说……
OK，这就是传说中的天气瓶子。
　　我把它们放在室内远离暖气的窗户边上(之所以要远离暖气是为了照顾南方人民的情绪)，它们总体上很清澈，只在底部有少量小枝杈一样的结晶。
　　过了24小时，请注意，此时室温跟昨天相比，几乎没有变化。它们就变成了酱紫——
两个瓶子的结晶就像在自己生长，而且很明显左边的瓶子里的结晶长得更快。
　　室内温度的变化幅度太小了，我决定找个变温幅度更大的地方来观察！于是我和小伙伴们来到了中国气象局大气探测综合实验基地，借助他们高大上洋的实验设备来完成我们的小打小闹小实验。用基地老师的话说——杀鸡用牛刀！
　　请看这个箱子！这不是一个普通的箱子！这是一个可以人为决定温度、湿度和气压的箱子，全名温湿压联合试验箱。
温湿压联合试验箱(中国气象局大气探测综合实验基地提供)
　　考虑到，正如前面所说，湿度和压强不能影响密闭瓶子中的溶液和晶体，所以我们把湿度和压强都定为接近自然状态的常数：湿度为30%，压强为1013hPa。
　　不想听贫尼啰嗦的，直接戳下方视频观看完整实验短片，然后跳至本小节末端阅读。
　　好了，下面开始变化温度：
　　刚放进箱子的瞬间，溶液还很清澈，只有底部有少量结晶。
室温时拍摄
　　PS：如果你发现两个瓶子变胖了的话，那是因为——
没错！镜头太近了！
　　请忽略摄像大哥酷似赵又廷的面庞，哎呀你们又看不见！难怪妹子们自拍要配备专用自拍杆啊，离镜头太近只会拍出车祸现场啊！抱歉在那一刻我走神了……
　　温度先升到40℃，静置15分钟，额，似乎没什么变化。
40℃时拍摄
　　温度降到30℃，静置15分钟，咦，左边瓶子出现了轻微的浑浊，感觉结晶都悬浮起来了；而右边瓶子依旧清澈，只是底部的晶体变多了一点。所以，是温度越低、结晶越多吗？
30℃时拍摄
　　温度降到20℃，静置15分钟，咦，又回到清澈的状态了，跟40℃时非常类似。哎呀不会是箱子的温度设置出问题了吧？赶紧检查了一下，的确是20℃呀——看来瓶子很任性！
20℃时拍摄
　　温度降到10℃，静置15分钟，又没什么变化了。看来结晶的变化与温度的变化，并没有想象中的线性关系，比如温度越低、结晶就越多。
10℃时拍摄
　　温度降到0℃，静置15分钟，左边瓶子里悬浮的结晶增多了，显得很浑浊；右边瓶子里的晶体也在增长，但速度比较慢。
　　温度降到-5℃，静置15分钟，晶体继续旺盛生长，但右边的瓶子始终保持慢半拍的节奏。
-5℃时拍摄
　　正准备继续降到-20℃，基地老师突然说：“等下！降到20度这玩意儿不会冻炸了吧？！”
　　我说：好呀好呀那我们就拍个冻炸了的吧！到时候我就配个图说——看吧我们把天气瓶子虐！到！炸！裂！噗哈哈哈……
　　基地老师：噗哈你个鬼啊！瓶子炸了是没事儿，这箱子怎么办？弄坏了你赔？！
　　我：赔不起……好的我们停止吧！
　　于是我们把温度恢复到0℃，开始收拾东西。
　　10分钟以后不经意看了眼——咦，左边瓶子里的晶体好像在向下沉淀，而右边瓶子里的晶体还在继续增加。
0℃持续10分钟后拍摄
　　干脆又等了10分钟，两个瓶子的晶体都增加了！而此时的温压湿条件并没有变化。
0℃持续20分钟后拍摄
　　再度陷入深深的思考中：到底是什么在影响天气瓶子中结晶的状态呢？
　　1)除了温度本身以外，温度趋势是否对结晶形态也有影响呢？比如同样在10℃的状态，从20℃降到10℃，跟从0℃升到10℃，结晶会不会不一样呢？
　　2)静置时间会不会也有影响呢？比如在恒定的条件下，晶体会不会自己生长？
　　3)即使温度、温度趋势、静置时间等外部条件都完全相同，结晶形态也不一样。这是因为溶液结晶本身就具有随机性呢？还是因为商品生产时不精确，每个瓶子中的溶液浓度有差异呢？
　　思考了5分钟后，我找到了正确答案——我是学气象的又不是学溶液结晶的我怎么知道？！子曰：术业有专攻，隔行如隔山。我还是去找专业对口的老师来解答问题吧么么哒~
&&&&&场外求助：化学专家都说不靠谱了
　　这位是清华大学化学系的孙亚飞博士，鼓掌~
清华大学化学系的孙亚飞博士
　　我：孙博士孙博士，你看到我的小实验了吗？
　　孙：看到了。
　　我：有什么看法呢？
　　孙：女人为了逛淘宝真是什么理由都想得出。
　　我：……重点错！重点是天气瓶子里的溶液结晶受哪些因素的影响好吗博士大人！
　　孙：哎巧了，日本科学家长岛和茂跟你有一样的疑问，他和他的团队专门进行了实验，对天气瓶的结晶条件和结晶成分进行了验证。结果表明：环境电场、磁场、湿度、气压这些因素，对于天气瓶子中晶体的生长都没！有！影！响！真正能造成影响的，主要是环境温度。一般对于这种樟脑-乙醇-水体系，温度越低，就越容易出现结晶。
　　我：但是我发现，我们在降温过程中，它的晶体并不是越来越多，中间曾经有一阵反而变少了，后来又继续增多了。
　　孙：因为温度变化的趋势和速率，也会影响结晶。比如同样是降温，快速降温的结晶和缓慢降温的结晶就不一样。还有外界扰动也会有影响，比如你要是摇晃过瓶子的话，就会促进晶体的生成。
　　我：咦？摇晃瓶子不会把晶体摇散了吗？
　　孙：呵呵，摇晃的确不容易形成完整的较大的晶体，但是就量而言，还是促进的。
　　我：嗷，酱紫。还有一个现象，我把瓶子放着，环境没有任何变化，晶体自己就变多了，它是会自由生长吗？
　　孙：会。
　　我：那一方面，静置时晶体会自由生长；另一方面，摇晃时也会促进晶体生成。这似乎是两个相反的条件，却指向了同样的趋势——也就是非线性变化咯？
　　孙：是的，所以结晶过程是很复杂的。
　　我：最后一个问题，两个瓶子在完全相同的条件下，结晶状态却不同，是不是说明结晶具有某种随机性呢？
　　孙：这有两种可能，一种是两个瓶子里的溶液比例和浓度不一样；另一种就是你说的随机性——我们业内更喜欢称之为“人品”。当然了，其实并不是真正意义上的随机，而是有很多微观干扰我们无法克服，而宏观差别又很大，类似于蝴蝶效应，你懂的。
　　我：赞！那这样看来，要想用天气瓶子来反映温度，是不太靠谱的了？
　　孙：是的，干扰因素太多，还有拼人品，很难准确地反映温度变化。
　　我：好的，明白啦！那孙博士您还有什么要跟我们的读者盆友们说的吗？
　　孙：我想说的是，我也会做天气瓶子，这些溶液我们实验室都有，密封也没什么难度，价格便宜量又足，全国包邮……
　　我：孙博士债见！
&&&&总结陈词：就让天气瓶做一只安静的美道具吧！
　　根据上面一系列的讨论，相信大家也能看出，天气预报瓶——
　　第一，肯定不能预报天气；
　　第二，不仅不能预报，甚至也不能实时反映天气；
　　第三，不仅不能反映自然天气，甚至也不能准确反映室内温度。
　　所以，这么说吧，天气预报瓶，其实就是一个能够很粗糙地反映出室内温度大致变化的工艺品。
　　就功能而言，还不如一只简陋的气温计。
　　当然，它可以用来观察晶体变化，也具有美观作用，仅此而已。至于其它神乎其神的功能性的宣传，我只能说——不可能啦！
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日晕三更雨,月晕午时风 晕是日、月光穿过卷层云中的冰晶时,由于折射而形成的彩色光圈.而卷层云通常出现在锋面前部,在它的后面,就是锋面所造成的云雨区.所以,日、月晕的出现,就意味着风雨天气即将到来.并不是说,出现日晕必有雨,出现月晕必刮风.东虹日头,西虹雨 太阳光穿过云中水滴时,由于折射和反射而形成的弧形彩带,叫虹.水滴越大,彩色越鲜艳.因为虹都出现在太阳的相对的方向,有西虹时,说明西边的大气中存在大量水滴,它随着天气系统自西向东移来,本地将会下雨；虹在东方,说明东边的大气中存在大量水滴,由于天气系统已东移过境,未来本地就不再下雨了.早霞不出门,晚霞行千里 当太阳光经过大气层被散射之后,照在云层上,就会呈现出鲜红和金黄色的彩霞.早霞,说明西方有云层发展,而且白天时空气一般不稳定,未来天气将转阴雨；而晚霞,说明云层已经东去,而且晚上一般对流作用减弱,未来天秘将转晴.星星眨眼,有雨不远 夏天夜晚天空星光闪烁不定,说明大气扰动剧烈,预示不久将有风雨出现.星从哪方开始闪动,风雨就从哪方来.如满天星斗闪动,风雨就有可能在天明来临.单耳刮风,双耳下雨 耳,指太阳两边的白色光环,当天空有卷云或卷层云时,阳光被折射,便出现日耳.因为卷云或卷层云均为低气压系统的先导,所以天气将有变化.双耳表示高空大气层大范围不稳定,单耳表示局部性不稳定,出现双耳时,天气变化可能性比单耳大.星星稠,满街流 每当低度压来临之前,小星星因受云层遮掩,多已不见.但特别亮的星体,透过薄云,看来四周边缘模糊不清,像是许多星汇集在一起,很稠密的样子.有这种现象表示风雨不久就要来临.地黄有风,天黄有雨 太阳落山时,如呈现黄色,这是大气中灰尘和水汽凝结的现象,天空中既有大量水滴凝结,即有产生阴雨的可能.日落晴彩,久晴可待 太阳西下时,天空呈现青蓝色,说明空气清洁,水汽少,表示天气将继续晴朗.日出一点红,不雨便是风 一般说,早晨的空气比较稳定.如果开起时即呈现红色,表明天空中已有大量水汽和灰尘,这是受阴雨天气系统的影响,为风雨即将来临的一种征象.
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天气预报是怎么做到精准预测的？
我有更好的答案
要说现代天气预报有多准，可以先看看现代天气预报是怎么做的。“东风不与周郎便，铜雀春深锁二乔”。自古以来，小到黎民百姓的生产生活，大到国家民族间的兵戎相见，都免不了受到当时天气的影响和制约。古人对于天气的预测纯属来自千万年口耳相传的观测经验，偶然性相当大。近代以来，随着雷达技术，卫星技术以及计算机技术的进步，人类不光能从地面获知大气层的变化动态，更能从遥远的太空俯瞰广大的地表区域，实现对灾害性天气事件的预防和日常天气的预报。现代的天气预报系统，主要分为地上气象观测站，地面气象雷达系统，高层大气气象观测，气象卫星以及数据解析中心等几种分工不同，各有侧重的观测网络体系。地上气象站主要负责采集各地的气压、气温、湿度、风向、风速、降水量、积雪深度、日照时间、云量以及空气质量等气象数据。这些数据一方面用于与其他途径采集的大气活动信息进行汇总，以便进行实时天气预报，另一方面则形成数据库，作为长期研究气候变动的宝贵资料。地面气象雷达系统通过建立在各地的雷达设施向所在空域云层发射厘米级波长的电磁波，来观测数百公里范围内云层中的凝结核、冰晶以及雨滴或雪花的形成情况。雷达获得的数据再与地面观测站的实测结果进行汇总分析，从而实现对雨雪天气的预报。高层大气气象观测主要通过释放无线电探空仪和布置风廓线雷达实现。前者可以认为是地面气象站的高空版，可以实现收集约三十千米高空处气象数据的功能。后者可以认为是地面雨雪气象雷达的孪生兄弟，主要测量高空中的风速和风向等信息。气象卫星位于这个由低到高层次分明的观测网络的最上方，主要负责监测大范围区域内的气象变化，特别是台风一类的灾害性气象事件。此外，云层在数天内的变化趋势，大范围的海水温度分布，森林火灾的预警和监测，对于气象卫星来说都不过是略施身手，农业害虫的迁徙，火山活动的监测，海水潮位的异常变化也都难逃气象卫星法眼。以超级计算机作为 核心的信息处理中心堪称整个气象监控与预报网络的大脑。各级观测设施，装置中收集到的无数琐碎信息，经过超级计算机的运算，多重因素复合作用下的复杂动态过程亦可轻松模拟。小到当天某时某地的天气精准预报，大到全国范围内整个季节中降水量与往年平均值的相对大小，超级计算机可谓是无所不知。天气预报会“报不准”吗?即使有了这么强大的预报系统，我们还是不得不承认，天气预报确实有时会“报不准”。为什么呢?这个问题一般来说受到两个因素制约。首先，现代天气预报早已不是曾经的全市统一，一天播报一次，而是定位精准并且实时更新。正如上面所述，天气变化是一个多因素作用下的极端复杂体系，现今的技术很难实现数小时后的精确预报，但是大城市局地的短时预报精准度还是相当高的。很多人的习惯还停留在当年的头天晚上收听第二天的天气预报，最后发生偏差也是情理之中了。其次，夏天的锋面雨等短时强对流天气，由于其演化规律突然性大，即便是超级计算机也时常有心无力，无法精准预知。但是，做到在强对流天气发生一两个小时前实现应急预警，目前的技术还是把握颇大的。在气象预报方面，人类从无知懵懂到小有所成，技术进步的脚步仍然坚定向前，天气预报的精准度和有效预测时间还会逐渐增加。如何提高气象预报特别是降雨预报的精确性?为了减少“报不准”的情况，提高预报精度，可以加强对各大气象预报系统的硬件建设投入，只有拥有了遍布城乡的观测和雷达系统，覆盖区域上空的气象卫星网络，才能实现气象预报数据的有效采集，预报精度自然随之上升。比如，国土狭小人口密集，技术、资金实力雄厚的日本拥有密度远超一般国家的气象信息采集系统，其气象预报的精准程度超过中国乃至其它发达国家也就不足为奇了。看来，与其盼天气预报不准，可能还不如盼“雨神”来一下，突然来场雨的希望更大。
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天气预报做到精准预测是因为观测雷达的采集覆盖做到的。最近北京持续高温，女朋友突然说，“好希望天气预报能报不准！”&“为啥啊？”我百思不得解。&“报不准嘛，比如，突然来一场雷雨降降温，或者，预报37摄氏度其实30摄氏度也行！” &我的女朋友，果然脑回路与众不同呢。不过我还是对她说，“这基本不可能。现代天气预报可是很准的。”&“虽然这么说，但在我的印象中，天气预报以前也报错过啊。”&“确实有报不准的情况，但是概率很小，而且这种情况会越来越少，不信你看。”&现代的天气预报是如何进行的？&要说现代天气预报有多准，可以先看看现代天气预报是怎么做的。&“东风不与周郎便，铜雀春深锁二乔”。自古以来，小到黎民百姓的生产生活，大到国家民族间的兵戎相见，都免不了受到当时天气的影响和制约。古人对于天气的预测纯属来自千万年口耳相传的观测经验，偶然性相当大。近代以来，随着雷达技术，卫星技术以及计算机技术的进步，人类不光能从地面获知大气层的变化动态，更能从遥远的太空俯瞰广大的地表区域，实现对灾害性天气事件的预防和日常天气的预报。&现代的天气预报系统，主要分为地上气象观测站，地面气象雷达系统，高层大气气象观测，气象卫星以及数据解析中心等几种分工不同，各有侧重的观测网络体系。&地上气象站主要负责采集各地的气压、气温、湿度、风向、风速、降水量、积雪深度、日照时间、云量以及空气质量等气象数据。这些数据一方面用于与其他途径采集的大气活动信息进行汇总，以便进行实时天气预报，另一方面则形成数据库，作为长期研究气候变动的宝贵资料。&地面气象雷达系统通过建立在各地的雷达设施向所在空域云层发射厘米级波长的电磁波，来观测数百公里范围内云层中的凝结核、冰晶以及雨滴或雪花的形成情况。雷达获得的数据再与地面观测站的实测结果进行汇总分析，从而实现对雨雪天气的预报。&&左：地上气象站， 右：地面气象雷达站&高层大气气象观测主要通过释放无线电探空仪和布置风廓线雷达实现。前者可以认为是地面气象站的高空版，可以实现收集约三十千米高空处气象数据的功能。后者可以认为是地面雨雪气象雷达的孪生兄弟，主要测量高空中的风速和风向等信息。&气象卫星位于这个由低到高层次分明的观测网络的最上方，主要负责监测大范围区域内的气象变化，特别是台风一类的灾害性气象事件。&此外，云层在数天内的变化趋势，大范围的海水温度分布，森林火灾的预警和监测，对于气象卫星来说都不过是略施身手，农业害虫的迁徙，火山活动的监测，海水潮位的异常变化也都难逃气象卫星法眼。&以超级计算机作为核心的信息处理中心堪称整个气象监控与预报网络的大脑。各级观测设施，装置中收集到的无数琐碎信息，经过超级计算机的运算，多重因素复合作用下的复杂动态过程亦可轻松模拟。小到当天某时某地的天气精准预报，大到全国范围内整个季节中降水量与往年平均值的相对大小，超级计算机可谓是无所不知。&天气预报会“报不准”吗？&即使有了这么强大的预报系统，我们还是不得不承认，天气预报确实有时会“报不准”。为什么呢？&这个问题一般来说受到两个因素制约。&首先，现代天气预报早已不是曾经的全市统一，一天播报一次，而是定位精准并且实时更新。正如上面所述，天气变化是一个多因素作用下的极端复杂体系，现今的技术很难实现数小时后的精确预报，但是大城市局地的短时预报精准度还是相当高的。很多人的习惯还停留在当年的头天晚上收听第二天的天气预报，最后发生偏差也是情理之中了。&其次，夏天的锋面雨等短时强对流天气，由于其演化规律突然性大，即便是超级计算机也时常有心无力，无法精准预知。但是，做到在强对流天气发生一两个小时前实现应急预警，目前的技术还是把握颇大的。&在气象预报方面，人类从无知懵懂到小有所成，技术进步的脚步仍然坚定向前，天气预报的精准度和有效预测时间还会逐渐增加。&如何提高气象预报特别是降雨预报的精确性？&为了减少“报不准”的情况，提高预报精度，可以加强对各大气象预报系统的硬件建设投入，只有拥有了遍布城乡的观测和雷达系统，覆盖区域上空的气象卫星网络，才能实现气象预报数据的有效采集，预报精度自然随之上升。比如，国土狭小人口密集，技术、资金实力雄厚的日本拥有密度远超一般国家的气象信息采集系统，其气象预报的精准程度超过中国乃至其它发达国家也就不足为奇了。 &&看来，与其盼天气预报不准，可能还不如盼“雨神”来一下，突然来场雨的希望更大。&
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