《公开课chang见天气系统》课件

公开课《常见天气系统》欢迎来到公开课，我们将探索常见的天气系统，例如锋面、气旋和反气旋。课程简介课程目标本课程旨在帮助学员了解常见天气系统及其特征，并掌握相关知识和技能，能够识别和分析天气现象。课程内容从气压、锋面、气团等基本概念入手，深入探究不同天气系统的形成与演变，并介绍天气预报的原理和应用。授课形式课程将采用图文并茂、案例分析、互动讨论等多种方式进行讲解，以提高学习兴趣和效果。课程大纲气压与天气介绍气压的概念、测量方法和对天气的影响。锋面系统讲解冷锋、暖锋、静止锋和锢囚锋的特点和天气现象。热带气旋分析热带气旋的形成、发展、结构和带来的灾害。气候变化探讨气候变化的现象、成因、影响和应对措施。气压与天气1气压气压指大气压强，是指空气对地表的压强。大气压受海拔高度、气温等因素的影响，高海拔地区气压低，低海拔地区气压高。2气压与天气气压的变化与天气状况密切相关。高气压区域通常对应晴朗干燥的天气，低气压区域则多伴随阴雨天气。3高压与低压高气压系统通常是空气下沉，导致气温升高、空气干燥。低气压系统则通常是空气上升，导致气温下降、空气湿度增加。高气压系统气压特征高气压中心气压高，周围气压低。空气从高气压中心流向四周，形成下沉气流。下沉气流阻碍水汽凝结，不易形成云和降水。气压梯度力与地转偏向力的平衡，形成顺时针旋转的环流。天气特征高气压系统通常带来晴朗天气，风力较弱。由于气流下沉，空气干燥，蒸发旺盛，空气湿度较低。但当高气压系统长时间停留在一个地区，可能会导致雾霾。低气压系统低气压气压低于周围环境的气压系统。天气特征多云或阴天降水可能性高气温低风向向低压中心辐合，顺时针旋转。锋面系统锋面定义锋面是指两种性质不同的气团相遇的交界面。冷锋冷气团主动向暖气团移动，形成冷锋。暖锋暖气团主动向冷气团移动，形成暖锋。静止锋冷暖气团势均力敌，形成静止锋。不同锋面天气特征冷锋冷锋过境时，气温骤降，气压升高。气流不稳定，容易出现大风，降雨，甚至雷雨、冰雹等强对流天气。暖锋暖锋过境时，气温逐渐升高，气压下降。气流稳定，容易出现降雨或连续性降雨，天气较为阴沉。静止锋静止锋是冷暖气团势均力敌，长时间停留在一个地方。天气特征复杂，可能出现降雨、大风、雷暴等，并伴有持续性天气变化。锋面的成因与演变气团相遇不同性质的气团相遇，冷暖气团交汇形成锋面。冷暖气团交汇冷气团密度更大，会迫使暖气团抬升，形成锋面。锋面发展锋面发展，冷气团不断推进，暖气团被抬升，形成降雨。锋面消散锋面最终会因冷暖气团混合或冷气团势力减弱而消散。气团与气团性质气团定义气团是指水平方向上温度、湿度和气压等物理性质比较均匀的大范围空气体。气团形成需要在广阔的地区，例如海洋或大陆，停留足够长的时间。气团性质气团性质主要由其形成区域的气候特征决定，包括温度、湿度和稳定度。例如，形成于热带地区的暖湿气团具有高湿度和高温度的特征。气团划分与识别11.温度气团温度主要取决于气团形成的地区，温度越低，气团越冷。22.湿度气团湿度反映气团中水汽含量，来自海洋的气团比来自大陆的气团湿度更高。33.稳定性气团稳定性决定了气团的垂直运动，稳定气团不易发生垂直运动，不稳定气团易发生垂直运动。44.气团来源气团形成的地理位置对其性质有很大影响，例如极地气团、热带气团、海洋气团和大陆气团。锋面天气系统识别冷锋冷锋是指冷气团主动向暖气团移动的锋面。暖锋暖锋是指暖气团主动向冷气团移动的锋面。静止锋静止锋是指冷暖气团势均力敌，锋面几乎不移动。天气地图的阅读与分析1天气符号气温、风向、降水2等压线气压变化3锋面冷暖气团交汇4气团不同性质气团5高空图气流、高空槽天气地图是气象学家用于可视化天气状况的重要工具。天气图上包含各种符号、线和数据，这些信息可以帮助我们了解当前的天气状况，并预测未来天气变化。通过学习天气图的阅读方法，我们可以更加深入地理解天气系统的演变，并更好地利用天气预报信息，提高我们的生活质量。数值预报模式简介模式概述数值预报模式是一种利用计算机模拟天气变化过程的工具，它将大气物理方程离散化，并基于初始条件和边界条件进行计算，从而预测未来的天气状况。模式原理数值预报模式基于物理定律，通过对大气状态的模拟，预测未来的天气演变。它需要大量的计算资源和精确的观测数据作为输入。数值预报模型分类格点模式将地球表面划分为网格，对每个网格进行计算。谱模式将大气变量分解为谱函数，通过计算谱系数来预测天气。集合预报模式通过多次运行不同初始条件的模式，得到多个预报结果，并进行统计分析。天气预报发展历程1古代天气预报人类利用自然现象，如动物行为、植物生长等，来预测天气。例如，古人通过观察云彩的变化、风向和气温来推断天气变化。2现代天气预报的诞生19世纪末，气象学家开始利用气压计、温度计等仪器进行气象观测，并发展了气象分析方法，为现代天气预报奠定了基础。3数值天气预报的出现20世纪中期，计算机技术的发展，促进了数值天气预报的诞生，使天气预报的准确性和覆盖范围得到大幅提升。4卫星气象观测20世纪70年代，卫星气象观测技术的应用，为天气预报提供了更多数据来源，扩展了天气预报的空间范围，提高了预报的精度。5现代天气预报技术现代天气预报集成了多种观测数据、数值预报模型和信息技术，为人们提供了更加精确、及时和全面的天气信息。天气预报精确度分析天气预报的精确度一直是气象学界关注的重点，其发展与科学技术的进步息息相关。70%准确率现代天气预报模型在中短期预报方面取得了显著进步，准确率可达70%以上。3-5天预测范围准确率较高的天气预报通常可以预测3到5天内的天气情况。10-15年长期趋势对于更长期的天气预报，例如10-15年的预测，准确率相对较低。50%降水预报降水预报的准确率相对较低，通常在50%左右，但随着技术的发展，降水预报的精确度不断提升。天气预报不确定性11.大气系统复杂性大气运动极其复杂，存在着多种尺度上的相互作用，难以完全精确模拟。22.初始条件敏感性初始观测误差会随着时间推移而放大，影响预报结果的准确性。33.预报模式误差数值预报模式存在着物理过程参数化和数值计算误差，限制了预报精度。欧洲中期天气预报中心世界领先的预报机构欧洲中期天气预报中心(ECMWF)是全球领先的数值天气预报中心之一，总部位于英国雷丁，为欧洲和其他国家提供高质量的数值预报产品。先进的超级计算机ECMWF拥有强大的超级计算机系统，能够处理庞大数据集并生成高分辨率的天气预报。全球范围的覆盖ECMWF的预报涵盖全球范围，为全球各地的天气预报提供数据支持。中央气象台预报体系多层次预报中央气象台拥有全球、区域、省市等多层次预报体系，覆盖不同时空尺度的天气预报需求。数值预报模型利用高性能计算机和先进的数值预报模型，对未来天气进行精细化模拟和预测。多源数据融合整合卫星遥感、雷达观测、地面气象站等多种数据源，提高预报的准确性和可靠性。预报产品多样化提供文本、图形、视频等多种形式的预报产品，满足不同用户的需求。天气预报的应用与实践农业生产精准预报为农民提供种植、收获的最佳时间，防止因天气原因造成损失。交通运输及时掌握天气情况，保障航空、航海、公路交通安全，减少因恶劣天气造成的交通事故。公共安全提前预测强降雨、台风、寒潮等极端天气，及时发布预警，保障人民生命财产安全。旅游出行根据预报选择最佳出行时间和目的地，避免因天气原因影响出行计划。热带气旋系统定义热带气旋是一种强烈的低气压系统，在热带或副热带地区形成。它们通常伴随强风、暴雨和巨浪。热带气旋由温暖的海水提供能量。当温暖潮湿的空气上升时，它会冷却并凝结，释放出热量，从而驱动气旋的旋转。类型热带气旋的类型取决于其强度和地理位置，例如台风、飓风和气旋。台风通常形成于西北太平洋，飓风形成于北大西洋和东北太平洋，气旋形成于南太平洋和印度洋。热带气旋生成机理1海温条件海面温度需达到26.5摄氏度以上，为热带气旋提供能量。2大气不稳定高空存在冷空气，与暖湿空气相遇，形成对流不稳定。3气旋性环流地球自转效应形成科里奥利力，使空气旋转成气旋性环流。4无风切变高空风向变化小，有利于气旋发展。热带气旋结构特征台风眼台风眼是热带气旋中心，气压最低，风力微弱，天气晴朗，降水量小。眼壁眼壁是环绕台风眼的狭窄区域，风速最强，降雨量最大，天气恶劣。螺旋雨带螺旋雨带是台风外围的螺旋状云雨带，降水量较大，对台风路径和强度有影响。外围环流外围环流是台风的最外层区域，风力较弱，降水量较小，对天气影响较小。热带气旋监测与预报卫星监测利用气象卫星对热带气旋进行实时监测，获取气旋的移动路径、强度和结构等信息。雷达监测利用多普勒雷达监测热带气旋的降水强度、风速、风向等参数，并进行降雨预报。飞机探测飞机在热带气旋中心进行探测，获取气旋内部结构、风场和降水等数据。数值预报利用数值天气预报模型模拟热带气旋的发展演变过程，预测其未来的移动路径和强度变化。极端天气事件11.极端降水包括暴雨、冰雹等，造成洪涝灾害。22.持续高温导致热浪，威胁人畜健康。33.强烈风暴包括台风、龙卷风等，造成巨大破坏。44.持续低温造成冻害，影响农业生产。极端天气诊断与预警1天气监测收集和分析实时天气数据2预警发布根据天气预报，发布预警信号3应急响应启动应急预案，采取应对措施4评估与改进评估预警效果，改进预警系统极端天气事件的诊断和预警是保证人民生命财产安全的重要手段。通过监测天气变化，及时发布预警信号，可以有效降低灾害损失。气候变化现象全球气温升高近几十年来，全球平均气温不断上升，导致极端高温事件增多。海平面上升冰川融化和海水热膨胀导致海平面上升，威胁沿海地区和岛屿。极端天气事件频发暴雨、干旱、热浪、飓风等极端天气事件发生频率和强度增加。生物多样性受损气候变化导致物种灭绝风险增加，生态系统平衡被打破。气候变化成因与影响主要成因人类活动排放大量温室气体，如二氧化碳、甲烷和氧化亚氮。这些气体能吸收地球表面发射的热量，导致全球气温升高。例如化石燃料的燃烧、森林砍伐和农业活动。主要影响全球气温升高会导致海平面上升，极端天气事件频发，如热浪、干旱、洪水和飓风。还会影响生物多样性，造成物种灭绝，以及对人类健康和经济发展造成负面影响。气候变化的应对措施可再生能源