英国最高峰:苏格兰本尼维斯山的故事

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Image caption 每年有15万人前往苏格兰的本尼维斯山徒步旅行(Credit: Maas-ter/Getty Images)

每年有15万人前往苏格兰的本尼维斯山(Ben Nevis)徒步旅行,这座死火山是英国最高峰,海拔1,345米。许多人会取道一条所谓的“旅游者路径”(Tourist Route),蜿蜒曲折、岩石磊磊的路径通向山顶。很少人知道,这条登山路径是1883年,为了一项非常独特的科学研究开凿出来的。更少人知道,一个多世纪后的今天,这座山峰仍在为英国科学家提供气候变化的资料。

回到维多利亚时期的英国,科学在很大程度上仍然是业余消遣活动,爱好者自资组成不同的科学会社。其中有一个是苏格兰气象学会(Scottish Meteorological Society),在1855至1920年期间建立和维护了一个横跨苏格兰的气象站网络。

当时,一个重要的问题是,究竟低气压、风暴和其他恶劣天气是如何在大气中形成的。1875年,美国、墨西哥、印度、法国、德国和俄罗斯境内经已建立高山观测站了。

为了收集英国的类似资料,苏格兰气象学会决定在本尼维斯山顶建造一个气象站。作为测试,一位格外勇敢的会员连续四个月每天登山,穿越过暴风雪、狂风或暴雨,在山顶记录各种数据。至于建筑和购买仪器的资金,则是通过十九世纪时期的集资众筹倡议,甚至连维多利亚女王也有捐款。

具有维多利亚时期的坚忍和科学探索的非凡实验就这样开始了。1883年到1904年间,几位坚毅的勇者,常年住在一间小石屋里,靠罐头食品维生,每隔一小时,记录从大气温度到湿度,从风速到降雨量的所有数据。他们总共做了近150万次观测——每次要花很长时间冒着生命危险,在最艰苦的条件下记录资料。本尼维斯

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Image caption 从1883年到1904年,几位坚毅的勇者常年住在本尼维斯顶峰的一间小石屋里,靠罐头食品维生,每隔一小时记录所有气象数据(Credit: Getty Images)

雷丁大学(University of Reading)气候科学教授埃霍金斯(Ed Hawkins)说:“当许多科学界的当代人都去参与规划北极或南极的探险计划,他们却成为探索大气层的先驱。”

“他们在极为恶劣的气候条件下生活,风速为每小时100英里的强风并不罕见,有时气温会降至摄氏零下15度,他们常年被云雾环绕。然而,亦有云层在脚下景色难忘的时刻。我有点儿怀疑,他们是否因为一览众山小的绝美景色,才会熬过那些日子。”

1883年的冬天,山顶上严酷的生活现实很快就显现出来了。暴风雪将整个山峰覆盖了1.5米厚的积雪,三位气象纪录员发现驻地被大雪埋住,他们只能不断挖掘通道才能出去。

“他们每小时进行一次测量,四到八个小时一班不分昼夜轮班作业。很少被天气挫败。”霍金斯说。

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Image caption 气象纪录员每小时进行一次测量,四到八个小时一班不分昼夜轮班作业(Credit: Getty Images)

气象纪录员并没有被极端的生活环境所挫败,反而研制出巧妙的解决方案,比如搭建一座木塔,让自己爬到观测台的屋顶,系上绳子,在恶劣的天气下进行仪器读数。有时,他们甚至利用自己的身躯,斜靠向风,以校准风速的估算。这个姿势,有时会使他们几乎被大风刮离山顶。

“他们面对的主要危险是,非常接近悬崖边缘。”《本尼维斯山的气象纪录员》(The Weathermen of Ben Nevis)一书的作者罗伊(Marjory Roy)说:“峰顶是一条狭长的山脊,仅6米宽,北面就是610米深的峭壁。”

“他们经常在一片被称为‘风暴高原’的高地测量,那里的山径相当狭窄。一不小心,就会跌下悬崖。”

暴风雪和危险的山径并非气象纪录员面对的唯一危险。观测台曾被闪电击中过几次。第一次,闪电从烟囱窜下,烧着了屋内的木地板,幸好大火随即被扑灭。

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Image caption 气象纪录员必须不断挖开1.5米厚的积雪才能离开他们的小屋(Credit: Getty Images)

在夏、秋两季,天气不那么严酷的几个月里,观测台吸引了一些志愿者,大都是学生。其中有查尔斯·威尔逊(Charles Wilson),在山顶上的经历启发了他对云层的研究。他发明了云室,后来因此获得了诺贝尔物理学奖,这是第一个能够探测到辐射和肉眼看不见的亚原子粒子的装置。

“威尔逊只在那里待过两个星期,但在这段时间,他遇上了最精彩的反气旋环境和光辉美丽的景观,”罗伊说:“正是这类事物激发了人们的灵感。许多人在峰顶的经历对其日后探索,并最终成功起到了影响。”

1904年,苏格兰气象学会再也负担不起观测台的营运费用。观测台被关闭,而很大一部份的资料却隐藏在尘封的档案中。

天气数据

今天,我们有先进的天气预报模型,利用在本尼维斯山所搜集的资料,能够做成三维立体的大气层图象。气候科学家现在希望利用这些模型重新观察一个多世纪前著名的强烈风暴,例如1903年的那场风暴,在席卷本尼维斯峰之前,把爱尔兰破坏得极为严重。

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Image caption 1904年,班尼维斯峰顶的观测台关闭了(Credit: Getty Images)

在霍金斯主导的一个项目中,首先是将本尼维斯山的历史数据与现代天气读数进行比较。

“我们生活在有风暴世界的里,而且风暴永远会存在。我们试图了解这些风暴是否越来越频繁,它们是否变得更加严重,这些风暴是否带来更多的雨水,它们在改变方向吗?”霍金斯说。“回到过去,看看那段时期的风暴,我们可以与今天的风暴作比较,观察过去一个世纪人类活动产生的气候暖化所造成的潜在变化。”

但这些既定目标遇到了轻微的挫折。将原来本尼维斯山的天气资料输入电脑模型中,需要对所有的数据进行数码化。二十世纪初,有达数千页之巨的观测数据已在科学期刊上发表,并已进行扫描,但将所有150万数据输入到网上资料库则仍需花多年时间。

2017年秋季,来自欧洲各地的数千名义工帮助数码化工作,仅完成了10个星期的观测结果。

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Image caption 计划在残垣遗址上建立一座新的现代化观测站(Credit: Getty Images)

因此,霍金斯团队现正研究今天风暴中的湿度与十九世纪末的情况相比。“温暖的大气层可以容纳更多的水份,所以,如果今天下暴雨,我们预期其降雨量会比一个世纪前相同强度的雨量大得多。”他说:“这就是关于万物在温暖气候里如何变化的证据。”

今天,计划要在残垣遗址上建立一座新的现代化观测站,当然有自动化测量设备,而不再依靠人手。“我们已经很久没在上面作长期观测了,峰顶气候如何变化的讯息将直接传给我们。”霍金斯说:“我们认为,温度变化最大的地方是高海拔地区。”

“从这里,我们学到很多。”

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