《公开课chang见天气系统》课件

公开课长见天气系统课程介绍目标帮助学习者建立对天气系统基础知识的全面理解。内容涵盖大气组成、气压系统、天气现象、气候模式等。方式通过生动讲解、图文并茂的方式，让学习更轻松有趣。为什么要学习天气系统？影响生活天气决定了我们穿什么衣服，做什么活动，甚至是否能出门。安全保障了解天气系统可以帮助我们预防和应对各种天气灾害，保障生命财产安全。科学探索天气系统是地球上最复杂的自然现象之一，学习天气系统可以帮助我们了解地球环境变化。大气组成地球大气主要由氮气(N2)和氧气(O2)组成，分别占大气体积的78%和21%。此外，还有少量二氧化碳(CO2)、氩气(Ar)、水蒸气(H2O)等其他气体。大气中的水蒸气含量随时间和地点变化，但通常不超过4%。水蒸气是重要的温室气体，对地球气候有重大影响。二氧化碳等温室气体浓度增加，会导致全球气温升高，被称为“温室效应”。大气压力大气压力随高度增加而下降，海平面大气压约为1013.25百帕，每上升约5.5公里，气压就下降一半。气压系统高压高压系统通常与晴朗、干燥的天气有关。低压低压系统通常与阴天、降雨或风暴有关。暖前锋暖锋是指暖空气主动向冷空气移动的锋面。暖锋过境时，气温会逐渐升高，湿度会增加，风力会减弱，天气会变得阴沉，并可能出现降雨或降雪。冷前锋快速移动冷气团快速推进，将暖气团抬升。强降水冷气团的快速推进会导致强降水、大风、雷暴等天气现象。气温骤降冷锋过境后，气温会迅速下降，带来明显的天气变化。热带气旋热带气旋是发生在热带或副热带洋面上的强烈天气系统。它是一种低气压系统，伴随有强烈的旋转风和降水。热带气旋的形成需要特定的条件，包括温暖的海水、低气压、旋转气流和高湿度。高、低压系统高压系统高压系统通常带来晴朗的天气，因为空气下沉，抑制了云层形成。低压系统低压系统通常伴随着阴天和降雨，因为空气上升，促进了云层的形成。太阳辐射与能量平衡342W/m²太阳常数70%地球表面吸收30%地球表面反射温度差与热量传输1热量吸收太阳辐射到达地球表面，被陆地和海洋吸收，温度升高。2热量传递温度高的区域向温度低的区域传递热量，形成热量传输。3温度梯度温度差越大，热量传递越快，形成气压差，驱动大气运动。水汽与云水汽是大气中重要的组成部分，它对天气和气候有重大影响。水汽通过蒸发进入大气，形成云层，并最终以降水形式回到地面。云的形成是水汽在空气中凝结或凝华的过程。当空气中的水汽达到饱和状态时，水汽就会凝结成微小的水滴或凝华成冰晶，这些微小的水滴或冰晶悬浮在空中就形成了云。降水过程1凝结水汽凝结成水滴或冰晶2增长水滴或冰晶不断增长3降落水滴或冰晶从云层中降落环流模式1大气环流地球表面受到太阳辐射的影响，导致赤道地区温度较高，极地地区温度较低。2对流循环温差导致大气产生对流循环，形成热带气旋，信风，西风带等环流模式。3影响天气环流模式影响全球范围内的气温、降水、风力等天气要素，塑造不同地区的地理环境。季风季节性风季风是由于陆地和海洋之间温度差异导致的季节性风向变化。降水模式夏季，海洋暖湿气流吹向陆地，带来丰沛降雨；冬季，陆地冷空气吹向海洋，降水较少。气候影响季风对全球许多地区的降水和气候有显著影响，如东南亚、印度和非洲。ElNiño-南方涛动太平洋暖水赤道太平洋中东部海水异常增温，形成厄尔尼诺现象。拉尼娜现象赤道太平洋中东部海水异常降温，形成拉尼娜现象。天气预报原理大气模式利用数学方程模拟大气变化。观测数据收集来自地面站、卫星和雷达的数据。数据分析利用统计方法和机器学习技术进行分析。数值天气预报1复杂方程数值天气预报使用复杂的数学方程来模拟大气过程。2初始条件模型需要大量实测数据来初始化，包括温度、湿度、风速等。3预测未来模型通过时间步进，预测未来一段时间内大气状态的变化。卫星遥感卫星遥感是利用人造地球卫星搭载的传感器，对地球进行远距离探测的一种技术。卫星遥感可以获取地球表面各种信息，包括地表覆盖、植被、水体、大气、土壤等，为天气预报提供重要数据。雷达探测雷达利用电磁波探测天气现象，如降雨、冰雹、雷暴等。天气雷达可以提供实时降雨强度、降雨类型、风暴移动路径等信息，帮助气象学家更好地理解天气系统的变化。多普勒雷达可以测量降水粒子的移动速度，从而推断风场和风暴的强度，为气象预报提供更精确的信息。实测数据收集地面气象站探空仪海上观测天气图分析1气压图气压图显示了不同地区的氣壓变化，帮助识别高压和低压系统。2温度图温度图显示了不同地区的温度分布，有助于预测冷暖锋的移动。3降水图降水图显示了不同地区的降水量，帮助预测降雨的范围和强度。4风向风速图风向风速图显示了不同地区的風向和风速，帮助理解大气的流动方向和速度。短期天气预报时效性预测未来1-3天的天气状况，主要用于日常生活和农业生产的决策。精准度利用最新的观测数据和数值模式，提高预报的准确性，提供更可靠的决策依据。多场景应用涵盖降水、气温、风速等多种要素，满足不同领域的需求，如旅游出行、交通安全、农业生产。中长期天气预报中长期天气预报是指预测未来10天至3个月的天气状况。它主要依靠数值天气预报模式，结合气候学、统计学等方法。中长期预报精度相对较低，主要用于农业、水文、防灾等领域。天气系统应用案例天气预报应用提供准确的天气预报信息，帮助人们规划日常生活和出行。农业生产根据天气预报进行播种、灌溉、施肥等农业生产活动。航空运输确保飞行安全，避免因恶劣天气造成航班延误或取消。极端天气事件高温热浪持续高温天气，对人体健康和基础设施造成严重影响。暴雨洪水短时间内降雨量大，引发洪涝灾害，造成人员伤亡和财产损失。干旱持续少雨，造成水资源短缺，影响农业生产和生态环境。台风飓风强烈的热带气旋，带来强风、暴雨和海啸，破坏力巨大。天气灾害预防与应对1预警系统建立完善的天气预警系统，及时发布灾害预警信息。2应急预案制定针对不同类型天气灾害的应急预案，确保应急救援工作的有效开展。3公众教育加强公众对天气灾害的认识，提高防灾减灾意识。4基础设施建设加强基础设施建设，提高抵御天气灾害的能力。未来天气系统发展趋势人工智能AI将在预测和预报中发挥越来越重要的作用，提供更精准和个性