英國最高峰的秘史

維多利亞時期的氣象學家們,冒著生命危險,從蘇格蘭的班尼維斯峰(Ben Nevis)收集天氣數據。他們所犧牲的一切,現在正幫助我們了解氣候變化的影響。

每年有十五萬人前往蘇格蘭的班尼維斯峰徒步旅行,這是一座死火山,也是英國最高峰,海拔1,345米。許多人會取道一條所謂旅遊者徑,蜿蜒曲折,通向山頂。很少人知,這條山徑是1883年,為了一項非常獨特的科學研究開鑿出來的。更少人知道,一個多世紀後的今天,這座山峰仍在為英國科學家提供氣候變化的啟示。

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Image caption 每年有十五萬人前往蘇格蘭的班尼維斯峰徒步旅行,這是一座死火山,也是英國最高峰。

回到維多利亞時期的英國,科學在很大程度上仍然是業餘消遣活動,愛好者自資組成不同的科學會社。其中有一個是蘇格蘭氣象學會,於1855至1920間,它建立和維護了一個橫跨蘇格蘭的氣象站網絡。

當時,一個重要的問題是,究竟低氣壓、風暴和其他惡劣天氣是如何在大氣中形成的。1875年,美國、墨西哥、印度、法國、德國和俄羅斯境內經已建立高山觀測站了。

為了收集英國的類似資料,蘇格蘭氣象學會決定在班尼維斯峰頂建造一個氣象站。作為測試,一位格外勇敢的會員連續四個月每天登山,穿越過暴風雪、大風或暴風雨,在山頂記錄各種數據。至於建築和購買儀器的資金,則是通過十九世紀時期的集資眾籌倡議。甚至維多利亞女王亦有捐款。

具有維多利亞時期的堅忍和科學探索的非凡實驗就這樣開始了。1883年到1904年間,幾位堅毅的勇者,常年住在一間小石屋裏,靠罐頭食品維生,每隔一小時,記錄從大氣溫度到濕度,從風速到降雨量的所有數據。他們總共做了近150萬次觀測——每次要花很長時間冒著生命危險,在最艱苦的條件下記錄資料。

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Image caption 從1883年到1904年,幾位堅毅的勇者常年住在班尼維斯頂峰的一間小石屋裡,靠罐頭食品維生。

雷丁 (University of Reading) 大學氣候科學教授埃霍金斯 (Ed Hawkins) 說:「當許多科學界的當代人都去參與規劃北極或南極的探險計劃,他們卻成為探索大氣層的先驅。」

「他們在極為惡劣的氣候條件下生活,風速為一小時一百英里的強風並不鮮見,有時氣溫會降至攝氏零下15℃ (5℉),他們常年被雲霧環繞。然而,亦有雲層在腳下景色難忘的罕見時刻。我有點兒懷疑,他們是否因為一覽眾山小的絶美景色,才會熬過那些日子。」

1883年的冬天,山頂上嚴酷的生活現實很快就顯現出來了。暴風雪將整個山峰覆蓋了1.5米厚的積雪,三位氣象紀錄員發現駐地被大雪埋住,他們不得不不斷挖掘通道才能出去。

「他們每小時進行一次測量,四到八個小時一班不分晝夜輪班作業。但還是有極少機會為天氣而挫敗。」霍金斯說。

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Image caption 氣象紀錄員每小時進行一次測量,四到八個小時一班不分晝夜輪班作業。

氣象紀錄員並沒有被極端的生活環境所挫敗,反而研製出巧妙的解決方案,比如搭建一座木塔,讓自己爬到觀測台的屋頂,繋上繩子,在惡劣的天氣下進行儀器讀數。有時,他們甚至利用自己的身軀,斜靠向風,以校凖風速的估算。這個姿勢,有時會使他們幾乎被大風刮離山頂。

「他們面對的主要危險是,非常接近懸崖邊緣。」《班尼維斯峰的氣象紀錄員》一書的作者羅伊 (Marjory Roy) 說,「峰頂是一條狹長的山脊,僅6米寬,北面就是610米深的峭壁。」

「他們經常在一片被稱為'風暴高原'的高地測量,那裏的山徑相當狹窄。一不小心,就會跌下懸崖。」

暴風雪和危險的山徑並非氣象紀錄員面對的唯一危險。觀測台曾被閃電擊中過幾次。第一次,閃電從煙囪竄下,燒著了屋內的木地板。(大火隨即被撲滅。)

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Image caption 氣象記錄員必須不斷挖開1.5米厚的積雪才能離開他們的小屋。

在夏、秋兩季,天氣不那麼嚴酷的幾個月裏,觀測台吸引了一些志願者,大都是學生。其中有威爾遜 (Charles Wilson),在山頂上的經歷啟發了他對雲層的研究。他發明了雲室,後來因此獲得了諾貝爾物理學獎,這是第一個能夠探測到輻射和肉眼看不見的亞原子粒子的裝置。

「威爾遜只在那裏待過兩星期,但在這段時間,他遇上了最精彩的反氣旋環境和光輝美麗的景觀,」羅伊說,「正是這類事物激發了人們的靈感。許多人在峰頂的經歷對其日後探索,並最終成名起到了影響。」

1904年,蘇格蘭氣象學會再也負擔不起觀測台的營運費用。觀測台被關閉,而很大一部份的資料卻隱藏在塵封的檔案中。

第二生命

今天,我們有先進的天氣預報模型,利用在班尼維斯所收集的資料,能夠做成三維立體的大氣層圖像。氣候科學家現在希望利用這些模型重新觀察一個多世紀前著名的強烈風暴,例如1903年的那場風暴,在席捲班尼維斯峰之前,把愛爾蘭破壞得極為嚴重。

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Image caption 1904年,班尼維斯峰頂的觀測台關閉了。

在霍金斯主導的一個項目中,首先是將班尼維斯的歷史數據與現代天氣讀數進行比較。

「我們生活在有風暴的世界裏,而且風暴永遠會存在。我們試圖瞭解這些風暴是否越來越頻繁,是否變得更加嚴重,是否帶來更多的雨水,它們在改變方向嗎?」霍金斯說。「回到過去,看看那段時期的風暴,我們可以與今天的風暴作比較,觀察過去一個世紀人類活動產生的氣候暖化所造成的潛在變化。」

但這些既定目標遇到了輕微的挫折。將原來班尼維斯的天氣資料輸入電腦模型中,需要對所有的數據進行數碼化。二十世紀初,有達數千頁之巨的觀測數據已在科學期刊上發表,並已進行掃描,但將所有150萬數據輸入到網上資料庫則仍需花多年時間。

2017年秋季,來自歐洲各地的數千名義工幫助數碼化工作,僅完成了十個星期的觀測結果。

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Image caption 計劃在殘垣遺址上建立一座新的現代化觀測站。

因此,霍金斯團隊現正研究今天風暴中的濕度與十九世紀末的情況相比。「溫暖的大氣層可以容納更多的水份,所以,如果今天下暴雨,我們預期其降雨量會比一個世紀前相同強度的雨量大得多。」他說,「這就是關於萬物在溫暖氣候裏如何變化的證據。」

今天,計劃是在殘垣遺址上建立一座新的現代化觀測站,當然有自動化測量設備,而不再依靠人手。「我們已經很久沒在上面作長期觀測了,峰頂氣候如何變化的訊息將直接傳給我們。」霍金斯說,「我們認為,溫度變化最大的地方是高海拔地區。」

「從這裏,我們學到很多。」

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