大連海事大學(xué)教案：海上天氣預(yù)報(bào)及其應(yīng)用

1、大連海事大學(xué)航海學(xué)院大連海事大學(xué)航海學(xué)院第一節(jié)第一節(jié) 天氣預(yù)報(bào)的基本原理天氣預(yù)報(bào)的基本原理 第二節(jié)第二節(jié) 天氣報(bào)告和警報(bào)天氣報(bào)告和警報(bào) 第三節(jié)第三節(jié) 氣象傳真圖氣象傳真圖 第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)值天氣預(yù)報(bào) 第五節(jié)第五節(jié) 衛(wèi)星云圖和雷達(dá)回波的應(yīng)用衛(wèi)星云圖和雷達(dá)回波的應(yīng)用 第六節(jié)第六節(jié) 外推法簡介外推法簡介 一、天氣形勢與天氣一、天氣形勢與天氣天氣現(xiàn)象與天氣系統(tǒng)直接或間接相關(guān)。天氣現(xiàn)象與天氣系統(tǒng)直接或間接相關(guān)。天氣系統(tǒng)是天氣現(xiàn)象的制造者，同時(shí)又是傳播（攜帶）者。天氣系統(tǒng)是天氣現(xiàn)象的制造者，同時(shí)又是傳播（攜帶）者。天氣形勢：大范圍環(huán)流形勢與不同類別天氣系統(tǒng)分布的情況。天氣形勢：大范圍環(huán)流形勢與

2、不同類別天氣系統(tǒng)分布的情況。天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展、移動(dòng)和各類天氣過程的出現(xiàn)天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展、移動(dòng)和各類天氣過程的出現(xiàn) 都與天氣形勢有關(guān)。都與天氣形勢有關(guān)。當(dāng)大型環(huán)流處于相對(duì)穩(wěn)定階段時(shí)，天氣系統(tǒng)及相應(yīng)的當(dāng)大型環(huán)流處于相對(duì)穩(wěn)定階段時(shí)，天氣系統(tǒng)及相應(yīng)的 天氣變化是漸進(jìn)的、連續(xù)的；天氣變化是漸進(jìn)的、連續(xù)的；當(dāng)大型環(huán)流發(fā)生顯著變化或突然調(diào)整時(shí)，天氣發(fā)生急劇當(dāng)大型環(huán)流發(fā)生顯著變化或突然調(diào)整時(shí)，天氣發(fā)生急劇 變化或出現(xiàn)異常天氣。變化或出現(xiàn)異常天氣。因此，天氣形勢決定天氣變化：因此，天氣形勢決定天氣變化： 有什么樣的天氣形勢就有什么樣的天氣。有什么樣的天氣形勢就有什么樣的天氣。 二、天氣形勢預(yù)報(bào)和要素預(yù)報(bào)

3、二、天氣形勢預(yù)報(bào)和要素預(yù)報(bào)天氣形勢預(yù)報(bào)是天氣預(yù)報(bào)（要素預(yù)報(bào)）的基礎(chǔ)，先作出形式預(yù)報(bào)，然后才可制作要素預(yù)報(bào)。天氣圖預(yù)報(bào)方法是一種半經(jīng)驗(yàn)性的預(yù)報(bào)方法，預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率與預(yù)報(bào)員的經(jīng)驗(yàn)有著很大的關(guān)系，亦稱為主觀預(yù)報(bào)。數(shù)值天氣預(yù)報(bào)則屬于客觀預(yù)報(bào)方法。三、航線天氣預(yù)報(bào)的步驟和方法三、航線天氣預(yù)報(bào)的步驟和方法不講。無相應(yīng)的習(xí)題;方法有待于進(jìn)一步探討和分析。四、氣壓場變化的原因四、氣壓場變化的原因?qū)嶋H氣壓變化是各種動(dòng)力因素和熱力因素共同作用的結(jié)果。實(shí)際氣壓變化是各種動(dòng)力因素和熱力因素共同作用的結(jié)果。1、空氣水平輻散輻合對(duì)局地氣壓變化的影響 2、空氣垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)局地氣壓變化的影響上升運(yùn)動(dòng)處 氣壓上升 等壓面升高 下沉

4、運(yùn)動(dòng)處 氣壓下降 等壓面下降3、下墊面加熱或冷卻作用引起的局地氣壓變化 局地增熱時(shí)，底層和地面氣壓下降，形成低壓； 局地冷卻時(shí)，底層和地面氣壓升高，形成高壓。4、冷暖平流對(duì)局地氣壓變化的影響 暖平流：上升運(yùn)動(dòng)、底層和地面減壓、高層增壓； 冷平流：下沉運(yùn)動(dòng)、底層和地面加壓、高層減壓。5、地形作用 迎風(fēng)坡：氣流水平輻合，加壓； 背風(fēng)坡：氣流水平輻散，減壓。五、天氣系統(tǒng)的尺度五、天氣系統(tǒng)的尺度尺度：大氣中天氣系統(tǒng)的空間大小和生命時(shí)間的長短。大 氣 運(yùn) 動(dòng) 的 尺 度第二節(jié)第二節(jié) 天氣報(bào)告和警報(bào)天氣報(bào)告和警報(bào)一、海岸電臺(tái)（一、海岸電臺(tái)（NAVTEX STATIONS）及其負(fù)責(zé)海域）及其負(fù)責(zé)海域 中國海

5、岸電臺(tái)：大連、上海、廣州中國海岸電臺(tái)：大連、上海、廣州 （香港、基隆、花蓮、高雄）。（香港、基隆、花蓮、高雄）。 大連臺(tái)天氣報(bào)告范圍 渤海、渤海海峽、黃海北部、黃海中部。上海臺(tái)天氣報(bào)告范圍 渤海、渤海海峽、黃海北部、黃海中部、黃海南部、濟(jì)州、東海北部、東海南部、長崎、鹿兒島、臺(tái)灣省北部、臺(tái)灣省南部、臺(tái)灣海峽、琉球。 廣州臺(tái)天氣報(bào)告范圍 臺(tái)灣海峽、廣東東部、廣東西部、北部灣、海南島西南部、西沙、東沙、中沙、南沙、巴士、華列拉、頭頓、曾母暗沙。三、天氣報(bào)告的內(nèi)容三、天氣報(bào)告的內(nèi)容1、警報(bào) Warnings or No Warnings. 2、天氣形勢摘要 Synoptic Situation Su

6、mmary General Situation3、海區(qū)天氣預(yù)報(bào)（要素預(yù)報(bào)） 天空狀況、天氣現(xiàn)象、風(fēng)、浪。四、天氣報(bào)告的應(yīng)用四、天氣報(bào)告的應(yīng)用 閱讀天氣報(bào)告后應(yīng)明確的兩個(gè)問題： （1）目前船舶所在海域所處天氣系統(tǒng)及其部位； （2）未來24小時(shí)將控制本航區(qū)的天氣系統(tǒng)及其部位。 五、報(bào)文實(shí)例五、報(bào)文實(shí)例 略。一、常用氣象傳真圖的種類一、常用氣象傳真圖的種類 AS、FS、AU、FU、AW、FW、ST 、CO二、圖題二、圖題 (Heading) 三、常用氣象傳真廣播臺(tái)呼號(hào)三、常用氣象傳真廣播臺(tái)呼號(hào) BAF JMH KMA NMC（舊金山） NPN（關(guān)島） NPM（珍珠港） 四、略四、略五、氣象傳真圖實(shí)例

7、五、氣象傳真圖實(shí)例1、AS （JMH）（1）基本問題 海岸線 經(jīng)緯度網(wǎng)格 10 x 10 方向（E S W N） 定位（2）氣壓系統(tǒng) 等壓線：每4hPa一條；每20hPa一條加粗線； H、L中心：位置、氣壓值、移向、移速； SLW：有移向，但移速小于5kn； STNR / QSTNR / ALMOST STNR：移向不定， 移速小于5kn； NEW：新生氣壓系統(tǒng)； UKN：情況不明。（3）鋒面 略。 （4）警報(bào)W ：7級(jí)大風(fēng) / fogFOGW ：fogGW ：gale warning 8-9級(jí)大風(fēng)SW ：storm warning 10級(jí)以上大風(fēng) 或 TC造成的10-11級(jí)大風(fēng)TW ：TC造

8、成的12級(jí)以上大風(fēng)（西北太平洋）WH ：TC造成的12級(jí)以上大風(fēng)（西北太平洋以外）（5）熱帶氣旋警報(bào) TD TS STS T HTC 定位： PSN GOOD（位置準(zhǔn)確）： 定位誤差小于20 n mile，飛機(jī)定位。 PSN FAIR（位置可靠）： 定位誤差2040 n mile，衛(wèi)星定位。 PSN POOR（估計(jì)位置）： 定位誤差大于40 n mile，外推定位。 地面地面(實(shí)況實(shí)況)分析圖分析圖地面地面(實(shí)況實(shí)況)分析圖分析圖2、關(guān)島（熱帶流線圖） A 反氣旋 C 氣旋一、概況一、概況數(shù)值天氣預(yù)報(bào)屬于客觀天氣預(yù)報(bào)。預(yù)報(bào)水平（80年代中期）： 氣壓場預(yù)報(bào)：10天逐日（上限：2-3周）； 要素

9、預(yù)報(bào)（結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)方法）：5天逐日。數(shù)值預(yù)報(bào)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，計(jì)算量十分龐大，需用數(shù)值預(yù)報(bào)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，計(jì)算量十分龐大，需用高速、大容量電子計(jì)算機(jī)。計(jì)算時(shí)首先將起始時(shí)刻的天氣高速、大容量電子計(jì)算機(jī)。計(jì)算時(shí)首先將起始時(shí)刻的天氣圖資料輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行篩選，然后對(duì)方程求解，圖資料輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行篩選，然后對(duì)方程求解，最后得出不同時(shí)刻、地點(diǎn)和高度上的要素和天氣形勢的客最后得出不同時(shí)刻、地點(diǎn)和高度上的要素和天氣形勢的客觀、定量預(yù)報(bào)。觀、定量預(yù)報(bào)。數(shù)值預(yù)報(bào)最初應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)，數(shù)值預(yù)報(bào)最初應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)，60年代后擴(kuò)展到海洋預(yù)報(bào)。年代后擴(kuò)展到海洋預(yù)報(bào)。海浪的數(shù)值預(yù)報(bào)方法是建立在流體

10、動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上的。目前海浪的數(shù)值預(yù)報(bào)方法是建立在流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上的。目前各主要海洋國家大多采用波譜預(yù)報(bào)方法進(jìn)行海浪預(yù)報(bào)，它各主要海洋國家大多采用波譜預(yù)報(bào)方法進(jìn)行海浪預(yù)報(bào)，它能夠比較客觀地描述海面波動(dòng)的情況，代表了海浪預(yù)報(bào)的能夠比較客觀地描述海面波動(dòng)的情況，代表了海浪預(yù)報(bào)的最新方向。最新方向。目前，世界上一些海洋技術(shù)發(fā)達(dá)的國家都開展了數(shù)值海浪目前，世界上一些海洋技術(shù)發(fā)達(dá)的國家都開展了數(shù)值海浪預(yù)報(bào)，并將這項(xiàng)預(yù)報(bào)應(yīng)用到氣象導(dǎo)航業(yè)務(wù)中，獲得了較好預(yù)報(bào)，并將這項(xiàng)預(yù)報(bào)應(yīng)用到氣象導(dǎo)航業(yè)務(wù)中，獲得了較好的效果。隨著現(xiàn)代化科學(xué)的發(fā)展，海洋的不斷開發(fā)，海洋的效果。隨著現(xiàn)代化科學(xué)的發(fā)展，海洋的不斷開發(fā)，海洋環(huán)境預(yù)報(bào)必

11、將進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。環(huán)境預(yù)報(bào)必將進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。數(shù)值天氣預(yù)報(bào)：數(shù)值天氣預(yù)報(bào)：即在給定的初始條件和邊界條件下，即在給定的初始條件和邊界條件下，通過對(duì)大氣的某些方程組進(jìn)行數(shù)值積分，從而得到通過對(duì)大氣的某些方程組進(jìn)行數(shù)值積分，從而得到未來時(shí)刻大氣的變化和氣象要素的分布。未來時(shí)刻大氣的變化和氣象要素的分布。數(shù)值天氣預(yù)報(bào)又稱天氣預(yù)報(bào)的流體力學(xué)方法，它是數(shù)值天氣預(yù)報(bào)又稱天氣預(yù)報(bào)的流體力學(xué)方法，它是以流體力學(xué)、大氣動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)等為理論基礎(chǔ)，以流體力學(xué)、大氣動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)等為理論基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)和高速計(jì)算機(jī)為實(shí)現(xiàn)手段的近代天氣以計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)和高速計(jì)算機(jī)為實(shí)現(xiàn)手段的近代天氣預(yù)報(bào)方法。預(yù)報(bào)方法。數(shù)

12、值預(yù)報(bào)方法：數(shù)值預(yù)報(bào)方法：首先是建立模式，即進(jìn)行預(yù)報(bào)的數(shù)首先是建立模式，即進(jìn)行預(yù)報(bào)的數(shù)學(xué)計(jì)算方案。學(xué)計(jì)算方案。大氣模式有許多種，目前，用于業(yè)務(wù)大氣模式有許多種，目前，用于業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)的模式達(dá)預(yù)報(bào)的模式達(dá)30多種，但大體上可將其劃分為三大多種，但大體上可將其劃分為三大類。類。準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式 、平衡模式平衡模式 和和原始方程模式原始方程模式 。 近年來數(shù)值預(yù)報(bào)有了很大的進(jìn)展，但是還不能穩(wěn)定地作近年來數(shù)值預(yù)報(bào)有了很大的進(jìn)展，但是還不能穩(wěn)定地作出一個(gè)星期的可用預(yù)報(bào)。對(duì)出一個(gè)星期的可用預(yù)報(bào)。對(duì)10天以上的長期預(yù)報(bào)目前預(yù)天以上的長期預(yù)報(bào)目前預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率仍然較低。尤其是對(duì)嚴(yán)重天氣的爆發(fā)性發(fā)展，報(bào)準(zhǔn)確率仍然較

13、低。尤其是對(duì)嚴(yán)重天氣的爆發(fā)性發(fā)展，如熱帶氣旋和溫帶氣旋的迅速加強(qiáng)和路徑的突變，及中如熱帶氣旋和溫帶氣旋的迅速加強(qiáng)和路徑的突變，及中小尺度天氣系統(tǒng)的預(yù)報(bào)，目前還沒有可靠的預(yù)報(bào)方法。小尺度天氣系統(tǒng)的預(yù)報(bào)，目前還沒有可靠的預(yù)報(bào)方法。雖然天氣預(yù)報(bào)技術(shù)至今仍不能把數(shù)值預(yù)報(bào)作為唯一的方雖然天氣預(yù)報(bào)技術(shù)至今仍不能把數(shù)值預(yù)報(bào)作為唯一的方法，但它已成為天氣預(yù)報(bào)現(xiàn)代化的主流，在天氣預(yù)報(bào)技法，但它已成為天氣預(yù)報(bào)現(xiàn)代化的主流，在天氣預(yù)報(bào)技術(shù)整個(gè)領(lǐng)域中占著主導(dǎo)地位。使天氣預(yù)報(bào)已從傳統(tǒng)的以術(shù)整個(gè)領(lǐng)域中占著主導(dǎo)地位。使天氣預(yù)報(bào)已從傳統(tǒng)的以天氣圖經(jīng)驗(yàn)為主的主觀預(yù)報(bào)方法，向著以數(shù)值預(yù)報(bào)為主天氣圖經(jīng)驗(yàn)為主的主觀預(yù)報(bào)方法，向著以數(shù)

14、值預(yù)報(bào)為主的客觀預(yù)報(bào)發(fā)展，這將是天氣預(yù)報(bào)發(fā)展的必然趨勢的客觀預(yù)報(bào)發(fā)展，這將是天氣預(yù)報(bào)發(fā)展的必然趨勢。數(shù)值預(yù)報(bào)的數(shù)值預(yù)報(bào)的地位地位二、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)圖實(shí)例二、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)圖實(shí)例1、地面預(yù)報(bào)圖（JMH） FSAS24、48：數(shù)值預(yù)報(bào)加人工修正， 有鋒面、有大風(fēng)、有海冰區(qū)、無降水； FSFE02、03、12：客觀預(yù)報(bào)， 有降水、無鋒面、無大風(fēng)、無海冰區(qū)。 地面預(yù)報(bào)圖地面預(yù)報(bào)圖地面預(yù)報(bào)圖地面預(yù)報(bào)圖2、熱帶氣旋預(yù)報(bào)圖（JMH） 概率圓70% 10級(jí)大風(fēng)區(qū) 7級(jí)大風(fēng)區(qū) 熱帶氣旋預(yù)報(bào)圖（JMH）T0517 SAOLA （JMH）一、衛(wèi)星云圖一、衛(wèi)星云圖1、種類 可見光云圖電視云圖VS（Visible Satellite Image） 紅外云圖IR（Infrared Satellite Image）2、圖片特征（1）可見光云圖 色調(diào)亮度表示物體對(duì)陽光的反照率大小， 白色反照率大， 黑色反照率小 云層越厚，反