如何进行天气预报.doc

如何进行天气预报天气预报的概念天气预报就是对未来时期内天气变化的预先估计和预告。“天有不测风云”，这句话充分说明了天气预报的难度。随着科学技术的发展，天气预报的准确率在不断提高，人们根据天气预报，可以适时安排生产和生活，使气象为国民经济建设服务，减少气象灾害的损失。现代的天气预报是根据大气科学的基本理论和技术对某一地区未来的天气作出分析和预测，这是大气科学为国民经济建设和人民生活服务的重要手段，准确及时的天气预报有利于在经济建设、国防建设工作中趋利避害，在保障人民生命财产安全方面有很大的社会、环境和经济效益。 天气预报的发展我国古代，人们通过观测天象、物象的变化，编成天气谚语，以此预测当地未来几天的天气。直至17世纪以前，这种经验预报方法尤其是“看云识天气”的常识仍在广泛应用。17世纪以后，温度表和气压表等气象观测仪器相继出现，地面气象站陆续建立，这时主要根据气压、气温、风、云等要素的变化来预报天气。但用天气图来预报天气则只有100多年的历史。1820年，德国莱比锡大学教授布兰德斯绘制出世界上最早的天气图，它为切实可行的天气预报创造了条件。19世纪中期，英法两国与沙皇俄国为了争夺黑海海峡而发生了克里木战争，英法两国派出了大批舰队前往参战。1854年11月14日，黑海上刮起了狂风，卷起巨浪，把停泊在海上的英法联合舰队军舰猛烈摔向礁石、海岸，使联合舰队蒙受到巨大的损失。法国皇帝拿破仑三世很震惊，立即命令巴黎天文台调查这场风暴的起因。天文学家勒威耶通过搜集、分析欧洲各地11月14日前后几天的气象资料，终于弄清了这场风暴的来龙去脉，并写出了调查报告。勒威耶认为，只要各地的气象观测网用电报迅速传递气象情况，便可及时绘制出天气图，并用于天气预报。根据勒威耶的建议，法国、英国先后开始了天气预报，并很快普及到世界各地。后来，观测天气的手段不断增多，尤其是气象卫星的发射，大大提高了天气预报的准确度。天气预报的种类如果按时限可分为：12天为短期天气预报，315天为中期天气预 报，月、季为长期天气预报，16小时之内则为短时预报（临近预报）。而且对于气候问 题，则又发展出来了短期气候预报（通常和长期天气预报含义相同）和长期气候预测等技术。天气预报按预报方法可分为：第一种天气学方法为主的天气图预报，在制作天气预报时天气图常和气象卫星云图、雷达图等资料共同使用。再就是以计算机为工具的数值天气预报，它通过解流体力学、热力学方程来制作天气预报。第三种是以概率论数理统计为手段的统计预报。以上各种有时互相配合、综合应用，并广泛采用计算机作为工具。天气与天气过程天气是指某一地区、在某一时段内由各种气象要素综合体现的大气状态，大气中发生的阴、晴、风、雨、雷、电、雾、霜、雪等等都是天气现象，它们的产生都与天气系统的活动有密切的关系。天气与人类的生活、社会、经济活动有着十分密切的关系。天气过程则指天气随时间的演变过程。动力气象学的发展历史动力气象学(Dynamic Meteorology)是大气科学的一个分支，是应用物理学定律和数学方法研究大气运动的动力过程、热力过程，以及它们之间的相互关系，从理论上探讨大气环流、天气系统演变和其它大气运动过程的学科。空气是一种流体，如果说流体力学研究的是流体运动的一般规律，那么动力气象学研究的则是发生在自转地球上且密度随高度递减的空气流体运动的特殊规律。从这个意义上来说，它又是流体力学的一个分支地球流体力学。 气象科学是一门古老的科学。17世纪以前，人们对大气中各种现象的认识仅是直觉的、经验性的。l8世纪，力学、物理学、化学和数学等基础科学的发展，观测仪器陆续发明，才为人们定量描述大气中的现象和大气运动规律创造了条件。气象科学由纯定性的描述进入了可定量分析的阶段，这是气象科学发展过程中的一次飞跃。 19世纪初期，1820年，布兰德斯在气压、温度、湿度和风等气象要素可以测定和气象观测网站逐步建立起来的条件下，绘制了气象历史上第一张天气图，创立了近代天气分析和天气预报的方法，这为气象科学向理性科学方向上发展开辟了途径。这是气象科学发展过程中又一次飞跃。 1835年提出的科里奥利力的概念，1857年白贝罗建立的风压场关系的经验定律，成为地球大气动力学和天气分析的基石。这样，天气学、动力气象学等气象科学的分支学科逐步建立起来。大气流动的其他特点大气中含有水份 水份在相变过程中会使大气得到热量或失去热量，因而为大气运动提供了另外一个能源、能汇。例如，低纬度扰动和台风的发展就与积云对流释放的凝结潜热有关，对流凝结释放的潜热是低纬度扰动发展的重要能源。 大气的下边界是不均匀的 地球陆地表面不但起伏不平，而且其热力性质也不完全一样，使得边界层中的大气运动具有明显的湍流性质。海陆分布所决定的非均匀加热，起伏不平的大地形对大尺度运动的热力和运动强迫作用，对大气环流的形成有重要影响。大气本身的一些特性和外界环境的影响，决定了大气运动的复杂性，这固然给我们研究大气运动具体规律带来了困难，但也激起了人们对它研究的兴趣。天气系统一个地方的天气变化，是由于经过当地的一个个移动的大大小小的系统（高压、低压等）引起的，这些系统称为天气系统。气象卫星观测资料表明，大大小小的天气系统是相互交织、相互作用着、在大气运动过程中演变着。最大的天气系统范围可达2,000千米以上，最小的还不到1千米。尺度越大的系统，生命史越长；尺度越小的系统，生命史越短。较小系统往往是在较大尺度系统的孕育下形成、发展起来的，而较小系统的发展、壮大以后，又给较大系统以反作用，彼此相互联系，相互制约，关系错综复杂。 各类天气系统，都是在一定地理环境中形成、发展和演变着，都具有一定地理环境的特性。比如极地和高纬地区，终年严寒、干燥。这一环境特性成为极地和高纬地区的高空极涡、低槽和低空冷高压系统形成、发展的必要条件。赤道和低纬地区，终年高温、潮湿，大气处于不稳定状态，是对流天气系统形成、发展的重要基础。中纬度处于冷暖气流交汇地带，不仅冷、暖气团频繁交替，而且锋面、气旋系统得以形成、发展。天气系统的形成、活动，反过来又会给地理环境以影响。因而，认识和掌握天气系统的结构、组成、运动变化规律以及同地理环境间的相互关系，对了解气候的形成、变化和预测地理环境的演变都是十分重要的。中国天气预报的现状我国国家气象中心使用的全球数值模式，做一个24小时预报要进行二万亿次运算。目前，我国完成一次10 天的全球中期天气预报的计算，已是一件轻而易举的事了。例如，我们某一个气象观测站，在当天20点进行观测，观测完之后，马上把气象观测资料传至国家气象中心。大约第二天凌晨两点，气象站的预报员，就可以通过远程网接收到国家气象中心提供的110天的中短期数值天气预报。尽管数值天气预报在不断发展，但当前的水平还未达到理论上的界限。这是因为全球观测系统在时空上还不够密集，尤其在广阔的海洋及高寒地区、沙漠地区的资料更为稀少，对变化复杂的大气中许多物理过程和机理尚缺乏深入一步的了解。随着大气科学的不断深入和科学技术的发展，数值天气预报必将有新的发展和飞跃。长期天气预报长期天气预报是气象工作者最关心的问题之一。如长时间旱涝或长时期酷寒和酷热等，在天气图上表现为在较长时期中不断重复出现的同类天气过程，就是造成持久性的异常天气现象。是什么因子使得同类天气过程不断重复出现呢？一般认为，这个问题主要不在大气内部，而是由于在大气本身以外的某个因子在起作用。这是当前许多国家长期预报研究工作中的一个基本观念。这些外界因子是什么呢？目前意见还很不一致。有人认为太阳的变化是长期天气过程的主要外界因子，有不少长期预报方法是根据这种观点作出的。但也有认为下垫面热力特征的异常，如海水温度、地温分布、地球表面积雪和南北极区结冰等情况的异常，是引起在某个月中或某个季节中不断重复出现同类天气过程的主要外界因子。这些下垫面热力特征的异常是由前期和同时期大气环流所造成，但反过来又影响大气环流的变化目前在长期天气预报中所使用的方法基本上是一些预报经验和统计方法。近年来有人开始在进行长期天气过程的数值试验，想用动力学方法作长期天气预报，但离实现还有很长一段距离。 近年来，很多人注意到海洋对长期天气过程的作用。人们发现，海洋表层(几百米厚)的温度，在月与月之间或年与年之间有很大变化。海温的变化，主要是由大气环流条件造成的，反过来又能引起大范围大气环流的异常。如海洋对异常的热量贮蓄很深厚(可达500米左右)，这使海温的异常能持续得比较久。所以通过海温这个大气外界因子的作用，可以造成大范围的异常天气。不少气象台站采用海水温度作为长期天气预报的因子。近年来用卫星预测，收集陆地积雪、极区结冰等情况的资料，人们可以研究其异常与大范围天气反常的关系，并由此可得到有效的长期天气预报因子。 目前许多国家的长期预报只预报未来一个月或一个季度的平均天气情况，即只预报该月或该季的温度或降水量对气候平均值的偏差，如能从历史资料中找到一个相似月份或相似季节，则可以预报在该月中各旬或该季中各月的平均天气情况，要预报未来一个月中每一天的天气，就不容易了。统计预报方法统计预报又称概率统计预报。有些单站气象要素(如最高、最低气温、云量、能见度以及某种危险天气等)