英国维多利亚时代的气象学家冒着生命危险,在苏格兰本内维斯山顶收集天气数据。他们的付出正在帮助一个多世纪后的人们理解气候变化。
苏格兰的本尼维斯山。图:Getty Images
每年有15万人攀爬海拔1345米的苏格兰本内维斯山。它是英国最高的山脉,很久以前是一座火山。而人们爬山的那条蜿蜒曲折的岩石小路,是1883年的科学家为了一次非常独特的探险试验而开辟的。更鲜为人知的是,一个多世纪后,这次探险试验为科学家提供了气候变化的证据。
故事要追溯到英国维多利亚时代。那时,科学在很大程度上是一种业余爱好,被视为娱乐活动。爱好者们组建了科学协会,苏格兰气象学会就是其中之一,并且在1855年至1920年,气象学会建立了横跨苏格兰的气象监测网。
当时,一个关键问题是大气是如何形成低压、风暴和其他恶劣天气气候事件的。到1875年,美国、墨西哥、印度、法国、德国和俄罗斯都开始建立山地观测站,以解决这些问题。
为了收集类似的数据,苏格兰气象学会决定在本内维斯山建一个气象站。爬上荒山,本就是一场探险。在观测试运行的四个月中,一些勇敢的成员每天都要攀爬这座山,在山顶记录暴风雪和风暴情况。
建站和购买观测设备的资金是众筹来的,甚至连维多利亚女王也捐赠了。
资金到位后,这项非凡的探险试验正式开始。1883年至1904年,胆大的人住进了本内维斯山顶的小石屋,靠罐头食物生存。他们每小时记录一次气温、湿度、风速、降雨量等气象数据。几年间,他们总共观察了150万次,经常冒着生命危险,不顾恶劣环境,记录下数据。
本内维斯山顶的小石屋。图:ajsmountains / alamy
英国雷丁大学的气候科学教授埃德·霍金斯(Ed Hawkins)说:“许多与他们同时代的科学家都参与了极地探险规划工作。而这些人是探索大气的先驱。”
他们生活在非常恶劣的天气中:风速100英里/小时很常见,气温常常下降至-15℃,并且他们一年中的大部分时间都生活在云层中,甚至有些时候,云层在他们下方。
1883年的第一个冬天,足以显示山顶生活的残酷。整个峰顶覆盖着1.5米厚的积雪,气象员发现自己被雪困住了,不得不挖掘隧道才能出去。
“他们每小时都会进行记录,每天4到8小时轮班工作。”霍金斯说。
工作人员4至8小时倒班,每小时进行一次观测。图:ajsmountains / alamy
气象员没被极端的生活环境所阻挠,反而发明了一些巧妙的解决方案,比如建造木头楼塔,以便爬到屋顶观测;用绳子拴住自己,以便在恶劣的天气下记录仪器读数。有时,他们甚至利用自己的身体作为判断风速的标尺,辅以校准风速。
“最主要的危险是离悬崖太近。”马乔里·罗伊(Marjory Roy)写了一本名为《本内维斯山的天气预报员》的书,他说,“山顶只有61米宽,北侧陡然断崖,有610米之深。”
书里写道,“他们还习惯于在一个被称为‘风暴高原’的地点进行观测,那里的路相当狭窄,如果不小心,就会坠入悬崖。”
预报员面临的危险除了暴风雪和危险的山路,还有致命的雷击。有一次,闪电顺着烟囱滑进小屋,把屋里的木头点着了。
积雪掩埋了预报员的小屋。(图: Artokoloro Quint Lox limited / alamy)
夏秋时,自然条件没有那么苦,观测站吸引来一些志愿者,其中大部分是学生。最出名的一位是查尔斯·威尔逊。在山顶的经历激发了他研究云的热情。后来,他发明了云雾室,一种早期的核辐射探测器,并且获得诺贝尔物理学奖,。
“威尔逊只在那儿住了两周。”罗伊说,“但在当时,这些志愿活动激励了很多人的科学梦想。”
可惜的是,1904年,苏格兰气象学会再也负担不起观测站的运行成本了,它被关闭了。从那以后,这些数据大部分都被尘封在档案中。
第二次生命
随着时代的发展,先进的天气预报模型能够描述复杂的天气气候。甚至可以根据本内维斯山气象站采集的数据,生成大气层的三维图像,反映当时的天气。
气象学家希望利用这些模型,重新观测一个多世纪前著名的风暴,如1903年给爱尔兰带来致命破坏力的风暴,它正好经过本尼维斯山顶。
本内维斯山观测站于1904年关闭。(图片来源: Bygone collection / alamy)
霍金斯主导这一项目,他要做的第一步就是比较本尼维斯历史数据和现代气象数据。
“风暴总是侵袭这里。我们应当弄清楚,这些风暴是否变得越来越频繁,是否更加严重,是否带来更多降雨,或者它们的路径是否发生变化。”霍金斯说,“和过去的数据对比,就能看出过去一个世纪人类活动给大气带来的潜在变化。”
起初,霍金斯遭遇了小挫折。他们需要先将本尼维斯山的观测记录数字化,然后才能输入计算机模型。制作这样的数据库就需要数年时间。
2017年秋季,成千上万的志愿者参与观测记录数字化的活动,仅10周就完成了。
近期,通过计算,霍金斯发现,当今风暴中的水分与19世纪晚期相比有明显不同。他说:“温暖的大气层可以保持更多水分,所以当今天暴风雨来临时,降雨量比一个世纪前要大得多。
科学家计划正在前址废墟上建造一个新的观测站。(图片来源: ajsmountains / alamy)
如今,科学家要在本尼维斯观测站的废墟上建造一个新的观测站,将布设自动化观测设备代替观测员。“我们认为高海拔地区是温度变化最大的地方,在这里观测无疑能提供直接证据。”霍金斯说。