氣象學(xué)多媒體講義-第十九章

1、第十九章天氣預(yù)報(bào)原理和簡(jiǎn)易方法第一節(jié)天氣預(yù)報(bào)的基本原理一、天氣形勢(shì)與天氣1、天氣形勢(shì)與天氣的關(guān)系天氣形勢(shì)（ Synoptic Situation）的定義同一時(shí)間眾多天氣系統(tǒng)分布的概貌，包括高壓、低壓、鋒、熱帶氣旋的位置、強(qiáng)度等的分布狀況和大范圍環(huán)流型（如高空長(zhǎng)波槽、脊的分布型式等）。天氣系統(tǒng)是天氣現(xiàn)象的制造者和傳播者；天氣形勢(shì)決定天氣變化。2、天氣系統(tǒng)的尺度對(duì)流層的中、上部的天氣系統(tǒng)以波動(dòng)為主，大氣超長(zhǎng)波（如中高緯的西風(fēng)帶和低緯的東風(fēng)帶） ，長(zhǎng)波（如西風(fēng)帶上波長(zhǎng)為幾千公里的波動(dòng)）；對(duì)流層低層的天氣系統(tǒng)以閉合的渦旋為主，如氣旋（即低氣壓）、反氣旋（即高氣壓）等。大氣運(yùn)動(dòng)的各種尺度水平尺度（ km

2、）2 1032 1022尺度類型大尺度中間尺度中尺度小尺度天溫帶超長(zhǎng)波、長(zhǎng)波氣旋、鋒背風(fēng)波雷暴氣副熱帶副熱帶高壓切變線颮線、暴雨龍卷風(fēng)系熱帶熱帶輻合區(qū)、季風(fēng)熱帶氣旋、云團(tuán)熱帶風(fēng)暴、對(duì)流群對(duì)流單體統(tǒng)時(shí)間尺度（ h）102101二、天氣預(yù)報(bào)的思路1、天氣圖是反映天氣形勢(shì)的圖，目前仍是天氣預(yù)報(bào)的主要工具。天氣圖預(yù)報(bào)方法的主要依據(jù)天氣形勢(shì)決定天氣變化，天氣形勢(shì)預(yù)報(bào)是天氣預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。早期的天氣圖預(yù)報(bào)與預(yù)報(bào)人員的經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系，稱為主觀預(yù)報(bào)。20 世紀(jì) 50 年代以來(lái)，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)得到了迅猛發(fā)展，稱為客觀預(yù)報(bào)。目前，數(shù)值預(yù)報(bào)的逐日預(yù)報(bào)上限為2 3 周，歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）用全球譜模式可作出1

3、0 天的逐日全球氣壓形勢(shì)預(yù)報(bào)。在我國(guó)，短期預(yù)報(bào)通常指 1 3 天的預(yù)報(bào)，3 10 天的預(yù)報(bào)稱為中期預(yù)報(bào)，10 天以上（月、季、年等）的預(yù)報(bào)稱為長(zhǎng)期預(yù)報(bào)，又稱氣候預(yù)報(bào)。2、天氣預(yù)報(bào)的實(shí)現(xiàn)分為兩步：先作出形勢(shì)預(yù)報(bào)，然后再給出要素預(yù)報(bào)。三、船舶補(bǔ)充天氣預(yù)報(bào)的步驟1、定義船舶補(bǔ)充預(yù)報(bào)又稱航線天氣預(yù)報(bào)，是在氣象臺(tái)發(fā)布的海洋天氣預(yù)報(bào)基礎(chǔ)上，結(jié)合船舶接收的氣象傳真圖、 本船觀測(cè)資料、 船所在海區(qū)的地理?xiàng)l件和航行要求等， 補(bǔ)充、訂正氣象臺(tái)發(fā)布的海洋天氣預(yù)報(bào)，以得到本船前方航線上更準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)。2、主要步驟：1）收集資料 接收氣象傳真圖。 接收海岸電臺(tái)發(fā)布的海洋天氣報(bào)告和各廣播電臺(tái)發(fā)布的海洋天氣預(yù)報(bào)。1 做好

4、本船的氣象觀測(cè)記錄。2）分析天氣形勢(shì)3）作出“形勢(shì)”預(yù)報(bào)預(yù)報(bào)本船前方推算航線上將受何天氣系統(tǒng)以及天氣系統(tǒng)的何部位控制和影響，并考慮該系統(tǒng)的發(fā)展演變趨勢(shì)。4）作出要素預(yù)報(bào)在預(yù)報(bào)過(guò)程中，應(yīng)注意船舶和天氣系統(tǒng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。四、氣壓場(chǎng)變化的原因1、空氣水平輻散輻合對(duì)局地氣壓的影響對(duì)某一地區(qū)而言，當(dāng)總輻散占優(yōu)勢(shì)時(shí)，氣壓降低；當(dāng)總輻合占優(yōu)勢(shì)時(shí)，氣壓升高。顯然，地面低壓要發(fā)展，低壓上空高層輻散必須大于低層輻合；地面高壓要發(fā)展，高壓上空高層輻合必須大于低層輻散。2、空氣垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)局地氣壓變化的影響3、下墊面加熱或冷卻作用引起的局地氣壓變化當(dāng)氣團(tuán)局地增熱時(shí)，上層氣壓比四周地區(qū)高，上層空氣向四周輻散，下層出現(xiàn)輻合

5、。當(dāng)上、下層總輻散占優(yōu)勢(shì)時(shí)，低層氣壓繼續(xù)降低。熱低壓就是這種原因造成的。當(dāng)氣團(tuán)局地冷卻時(shí)，上層氣壓比四周低，上層空氣從四周流入，產(chǎn)生輻合，下層出現(xiàn)輻散。當(dāng)上、下層總輻合占優(yōu)勢(shì)時(shí)，低層氣壓繼續(xù)升高。4、冷暖平流對(duì)局地氣壓變化的影響當(dāng)某地受冷平流影響時(shí)，下層和地面氣壓升高；當(dāng)受暖平流影響時(shí)，下層和地面氣壓降低。5、地形影響在地形的迎風(fēng)坡一側(cè)，常形成地形脊，在背風(fēng)坡一側(cè)形成地形槽，例如臺(tái)灣海峽、日本海、東北平原和華北平原等地方常有地形槽出現(xiàn)。綜上可見，通常，冷平流和下墊面冷卻總是引起下沉運(yùn)動(dòng)和上層質(zhì)量輻合，使上層氣壓降低而下層氣壓升高； 暖平流和下墊面加熱總是引起上升運(yùn)動(dòng)和上層質(zhì)量輻散，使上層氣壓升

6、高而下層氣壓降低。第二節(jié)船舶適用的簡(jiǎn)易天氣預(yù)報(bào)方法一、外推法1、外推法的原理利用天氣系統(tǒng)發(fā)展在一定時(shí)間間隔內(nèi)具有連貫性和漸近性的特點(diǎn)，將天氣系統(tǒng)過(guò)去的演變趨勢(shì)外延到以后一段時(shí)間，以推測(cè)天氣形勢(shì)的未來(lái)變化，這種預(yù)報(bào)方法稱為外推法（ Extrapolation ）。外推法適用于各類天氣系統(tǒng)的位置、強(qiáng)度和移動(dòng)路徑等的短時(shí)間預(yù)報(bào)，也可用于天氣區(qū)，如大風(fēng)區(qū)、霧區(qū)或降水區(qū)等的移動(dòng)和發(fā)展的預(yù)報(bào)。2、外推法的分類等速外推（直線外推）和變速外推（曲線外推）兩種。3、使用外推法應(yīng)注意的問(wèn)題在使用外推法時(shí)應(yīng)注意外推時(shí)間以6 12h 為宜，最好不超過(guò)36h。外推法不能預(yù)報(bào)出天氣系統(tǒng)的新生、消亡、移速和強(qiáng)度發(fā)生的突變以

7、及受山脈或島嶼阻擋等情況。2在船上用外推法作預(yù)報(bào)時(shí)，還必須考慮船與相關(guān)天氣系統(tǒng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。二、相似形勢(shì)法1、應(yīng)用范圍既可用于形勢(shì)預(yù)報(bào)，也可用于單站要素預(yù)報(bào)。但要注意相似并不是相等，如果能抓住主要的相似特征，預(yù)報(bào)效果是良好的。2、我國(guó)近海幾種典型大風(fēng)形勢(shì)1）低壓大風(fēng)鋒面氣旋，低壓前部為偏東大風(fēng)，中部為偏南大風(fēng)，后部為偏北大風(fēng)。熱帶氣旋雷暴大風(fēng)（強(qiáng)烈發(fā)展的積雨云）西南倒槽2）冷鋒后偏北大風(fēng)冬半年，當(dāng)強(qiáng)冷高壓過(guò)境時(shí)，可出現(xiàn)很強(qiáng)的偏北大風(fēng)，甚至寒潮大風(fēng)。出現(xiàn)寒潮大風(fēng)有三種基本形勢(shì)：小槽發(fā)展型（經(jīng)向型）、槽脊東移型（緯向型）和橫槽型（阻高崩潰型）。3）高壓后部偏南大風(fēng)（配合形勢(shì)）“南高北低”型西南大

8、風(fēng)“東高西低”型東南大風(fēng)。3、中國(guó)近海產(chǎn)生平流霧的幾種典型天氣形勢(shì)1）入海氣旋或低槽東部的霧（春夏季）2）太平洋副高西伸脊西部的霧（入夏，夏初）3）入海變性冷高壓西部的霧（春季）4）準(zhǔn)靜止鋒或冷鋒前部的霧三、引導(dǎo)氣流法1、 應(yīng)用范圍青年鋒面氣旋、冷高壓等一些淺薄系統(tǒng)，和熱帶氣旋、地面鋒線等。北半球，高空槽前的地面低壓，受高空槽前SW氣流的引導(dǎo)，向NE方向移動(dòng)；槽后的地面冷高壓，受槽后NW氣流的引導(dǎo)，向SE方向移動(dòng)。預(yù)報(bào)熱帶氣旋的移動(dòng)時(shí)，一般用500hPa 等壓面上的氣流作為引導(dǎo)氣流；預(yù)報(bào)冷高壓的移動(dòng)，一般用700hPa 等壓面上的氣流作為引導(dǎo)氣流；地面鋒線則常沿700hPa 或 500hPa

9、等壓面上的氣流方向移動(dòng)，移速與高空氣流垂直于鋒面的速度分量成比例。2、引導(dǎo)系數(shù)地面系統(tǒng)移速與引導(dǎo)氣流速度之比，稱為引導(dǎo)系數(shù) 。地面氣壓系統(tǒng)的移速為 500hPa 等壓面上風(fēng)速的 50 70，為 700hPa 等壓面上風(fēng)速的 85 100；地面鋒線的移速約為700hPa 等壓面上氣流垂直于鋒的分速的80 110。 夏季大，冬季??；引導(dǎo)氣流速度越小， 越大，反之，引導(dǎo)氣流速度越大，越小。對(duì)于鋒線而言， 還受引導(dǎo)氣流與鋒線交角大小的影響。地面氣壓系統(tǒng)的移向與引導(dǎo)氣流方向之間也存在一定偏差，引導(dǎo)氣流越強(qiáng)，偏差角度越小。3、應(yīng)用引導(dǎo)氣流法時(shí)應(yīng)注意： 要估計(jì)引導(dǎo)氣流本身速度和方向可能發(fā)生的變化； 遇到地形

10、的阻擋，地面系統(tǒng)可能不按引導(dǎo)氣流方向移動(dòng)； 深厚系統(tǒng)，不能應(yīng)用引導(dǎo)氣流法；3 地面系統(tǒng)加深時(shí)，引導(dǎo)氣流法不適用； 引導(dǎo)氣流速度小于6m/s 時(shí)，也不適用。四、雷達(dá)回波的應(yīng)用簡(jiǎn)介降水回波可分為層狀云降水、積狀云降水、混合型降水和雪的回波。層狀云降水在雷達(dá)上顯出的回波，一般范圍較大，邊緣模糊不清晰，結(jié)構(gòu)比較均勻，有時(shí)呈大的片狀或絲條狀，回波區(qū)內(nèi)無(wú)明顯塊狀結(jié)構(gòu)。在距離高度顯示器（RHI）上，層狀云降水回波頂一般發(fā)展得不高，約 5 6km，回波頂比較平坦，沒(méi)有明顯的泡體結(jié)構(gòu)。積狀云降水回波通常由許多分散的回波單體組成。單體的結(jié)構(gòu)密實(shí)，邊界清楚，棱角分明，回波強(qiáng)度較強(qiáng)。在RHI 上，積狀云降水回波單體常

11、呈柱狀，一些發(fā)展強(qiáng)烈的單體，回波頂部常呈砧狀或花椰菜狀結(jié)構(gòu)。因?yàn)槔妆?、冰雹、龍卷等劇烈天氣現(xiàn)象都出現(xiàn)在積狀云降水的情況下，所以對(duì)積狀云降水回波的觀測(cè)應(yīng)特別重視。第三節(jié)天氣系統(tǒng)的常用預(yù)報(bào)規(guī)則一、高空槽（脊）的常用預(yù)報(bào)規(guī)則1、溫度平流法當(dāng)溫度槽（脊）落后于高度槽（脊），高度槽（脊）線附近及槽（脊）后有明顯的冷（暖）平流時(shí)，該槽（脊）將加深（強(qiáng)）。當(dāng)溫度槽（脊）超前于高度槽（脊） ，高度槽（脊）線附近及槽（脊）后出現(xiàn)明顯的暖（冷）平流時(shí)，該槽（脊）將減弱。當(dāng)溫度槽（脊）與高度槽（脊）重合時(shí)，冷（暖）平流微弱，則槽（脊）未來(lái)強(qiáng)度變化不大，基本穩(wěn)定少動(dòng)。2、渦度平流法1）在對(duì)稱性的槽（脊）中，若槽（脊）前疏散，槽（脊）后匯合，則該槽（脊）將迅速移動(dòng)；若槽（脊）前匯合，槽（脊）