《公開課chang見天氣系統(tǒng)》課件

公開課長(zhǎng)見天氣系統(tǒng)課程介紹目標(biāo)幫助學(xué)習(xí)者建立對(duì)天氣系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)的全面理解。內(nèi)容涵蓋大氣組成、氣壓系統(tǒng)、天氣現(xiàn)象、氣候模式等。方式通過生動(dòng)講解、圖文并茂的方式，讓學(xué)習(xí)更輕松有趣。為什么要學(xué)習(xí)天氣系統(tǒng)？影響生活天氣決定了我們穿什么衣服，做什么活動(dòng)，甚至是否能出門。安全保障了解天氣系統(tǒng)可以幫助我們預(yù)防和應(yīng)對(duì)各種天氣災(zāi)害，保障生命財(cái)產(chǎn)安全?？茖W(xué)探索天氣系統(tǒng)是地球上最復(fù)雜的自然現(xiàn)象之一，學(xué)習(xí)天氣系統(tǒng)可以幫助我們了解地球環(huán)境變化。大氣組成地球大氣主要由氮?dú)?N2)和氧氣(O2)組成，分別占大氣體積的78%和21%。此外，還有少量二氧化碳(CO2)、氬氣(Ar)、水蒸氣(H2O)等其他氣體。大氣中的水蒸氣含量隨時(shí)間和地點(diǎn)變化，但通常不超過4%。水蒸氣是重要的溫室氣體，對(duì)地球氣候有重大影響。二氧化碳等溫室氣體濃度增加，會(huì)導(dǎo)致全球氣溫升高，被稱為“溫室效應(yīng)”。大氣壓力大氣壓力隨高度增加而下降，海平面大氣壓約為1013.25百帕，每上升約5.5公里，氣壓就下降一半。氣壓系統(tǒng)高壓高壓系統(tǒng)通常與晴朗、干燥的天氣有關(guān)。低壓低壓系統(tǒng)通常與陰天、降雨或風(fēng)暴有關(guān)。暖前鋒暖鋒是指暖空氣主動(dòng)向冷空氣移動(dòng)的鋒面。暖鋒過境時(shí)，氣溫會(huì)逐漸升高，濕度會(huì)增加，風(fēng)力會(huì)減弱，天氣會(huì)變得陰沉，并可能出現(xiàn)降雨或降雪。冷前鋒快速移動(dòng)冷氣團(tuán)快速推進(jìn)，將暖氣團(tuán)抬升。強(qiáng)降水冷氣團(tuán)的快速推進(jìn)會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)降水、大風(fēng)、雷暴等天氣現(xiàn)象。氣溫驟降冷鋒過境后，氣溫會(huì)迅速下降，帶來明顯的天氣變化。熱帶氣旋熱帶氣旋是發(fā)生在熱帶或副熱帶洋面上的強(qiáng)烈天氣系統(tǒng)。它是一種低氣壓系統(tǒng)，伴隨有強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)風(fēng)和降水。熱帶氣旋的形成需要特定的條件，包括溫暖的海水、低氣壓、旋轉(zhuǎn)氣流和高濕度。高、低壓系統(tǒng)高壓系統(tǒng)高壓系統(tǒng)通常帶來晴朗的天氣，因?yàn)榭諝庀鲁?，抑制了云層形成。低壓系統(tǒng)低壓系統(tǒng)通常伴隨著陰天和降雨，因?yàn)榭諝馍仙?，促進(jìn)了云層的形成。太陽(yáng)輻射與能量平衡342W/m2太陽(yáng)常數(shù)70%地球表面吸收30%地球表面反射溫度差與熱量傳輸1熱量吸收太陽(yáng)輻射到達(dá)地球表面，被陸地和海洋吸收，溫度升高。2熱量傳遞溫度高的區(qū)域向溫度低的區(qū)域傳遞熱量，形成熱量傳輸。3溫度梯度溫度差越大，熱量傳遞越快，形成氣壓差，驅(qū)動(dòng)大氣運(yùn)動(dòng)。水汽與云水汽是大氣中重要的組成部分，它對(duì)天氣和氣候有重大影響。水汽通過蒸發(fā)進(jìn)入大氣，形成云層，并最終以降水形式回到地面。云的形成是水汽在空氣中凝結(jié)或凝華的過程。當(dāng)空氣中的水汽達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，水汽就會(huì)凝結(jié)成微小的水滴或凝華成冰晶，這些微小的水滴或冰晶懸浮在空中就形成了云。降水過程1凝結(jié)水汽凝結(jié)成水滴或冰晶2增長(zhǎng)水滴或冰晶不斷增長(zhǎng)3降落水滴或冰晶從云層中降落環(huán)流模式1大氣環(huán)流地球表面受到太陽(yáng)輻射的影響，導(dǎo)致赤道地區(qū)溫度較高，極地地區(qū)溫度較低。2對(duì)流循環(huán)溫差導(dǎo)致大氣產(chǎn)生對(duì)流循環(huán)，形成熱帶氣旋，信風(fēng)，西風(fēng)帶等環(huán)流模式。3影響天氣環(huán)流模式影響全球范圍內(nèi)的氣溫、降水、風(fēng)力等天氣要素，塑造不同地區(qū)的地理環(huán)境。季風(fēng)季節(jié)性風(fēng)季風(fēng)是由于陸地和海洋之間溫度差異導(dǎo)致的季節(jié)性風(fēng)向變化。降水模式夏季，海洋暖濕氣流吹向陸地，帶來豐沛降雨；冬季，陸地冷空氣吹向海洋，降水較少。氣候影響季風(fēng)對(duì)全球許多地區(qū)的降水和氣候有顯著影響，如東南亞、印度和非洲。ElNi?o-南方濤動(dòng)太平洋暖水赤道太平洋中東部海水異常增溫，形成厄爾尼諾現(xiàn)象。拉尼娜現(xiàn)象赤道太平洋中東部海水異常降溫，形成拉尼娜現(xiàn)象。天氣預(yù)報(bào)原理大氣模式利用數(shù)學(xué)方程模擬大氣變化。觀測(cè)數(shù)據(jù)收集來自地面站、衛(wèi)星和雷達(dá)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析利用統(tǒng)計(jì)方法和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行分析。數(shù)值天氣預(yù)報(bào)1復(fù)雜方程數(shù)值天氣預(yù)報(bào)使用復(fù)雜的數(shù)學(xué)方程來模擬大氣過程。2初始條件模型需要大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來初始化，包括溫度、濕度、風(fēng)速等。3預(yù)測(cè)未來模型通過時(shí)間步進(jìn)，預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)大氣狀態(tài)的變化。衛(wèi)星遙感衛(wèi)星遙感是利用人造地球衛(wèi)星搭載的傳感器，對(duì)地球進(jìn)行遠(yuǎn)距離探測(cè)的一種技術(shù)。衛(wèi)星遙感可以獲取地球表面各種信息，包括地表覆蓋、植被、水體、大氣、土壤等，為天氣預(yù)報(bào)提供重要數(shù)據(jù)。雷達(dá)探測(cè)雷達(dá)利用電磁波探測(cè)天氣現(xiàn)象，如降雨、冰雹、雷暴等。天氣雷達(dá)可以提供實(shí)時(shí)降雨強(qiáng)度、降雨類型、風(fēng)暴移動(dòng)路徑等信息，幫助氣象學(xué)家更好地理解天氣系統(tǒng)的變化。多普勒雷達(dá)可以測(cè)量降水粒子的移動(dòng)速度，從而推斷風(fēng)場(chǎng)和風(fēng)暴的強(qiáng)度，為氣象預(yù)報(bào)提供更精確的信息。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)收集地面氣象站探空儀海上觀測(cè)天氣圖分析1氣壓圖氣壓圖顯示了不同地區(qū)的氣壓變化，幫助識(shí)別高壓和低壓系統(tǒng)。2溫度圖溫度圖顯示了不同地區(qū)的溫度分布，有助于預(yù)測(cè)冷暖鋒的移動(dòng)。3降水圖降水圖顯示了不同地區(qū)的降水量，幫助預(yù)測(cè)降雨的范圍和強(qiáng)度。4風(fēng)向風(fēng)速圖風(fēng)向風(fēng)速圖顯示了不同地區(qū)的風(fēng)向和風(fēng)速，幫助理解大氣的流動(dòng)方向和速度。短期天氣預(yù)報(bào)時(shí)效性預(yù)測(cè)未來1-3天的天氣狀況，主要用于日常生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的決策。精準(zhǔn)度利用最新的觀測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值模式，提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，提供更可靠的決策依據(jù)。多場(chǎng)景應(yīng)用涵蓋降水、氣溫、風(fēng)速等多種要素，滿足不同領(lǐng)域的需求，如旅游出行、交通安全、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)是指預(yù)測(cè)未來10天至3個(gè)月的天氣狀況。它主要依靠數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式，結(jié)合氣候?qū)W、統(tǒng)計(jì)學(xué)等方法。中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)精度相對(duì)較低，主要用于農(nóng)業(yè)、水文、防災(zāi)等領(lǐng)域。天氣系統(tǒng)應(yīng)用案例天氣預(yù)報(bào)應(yīng)用提供準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)信息，幫助人們規(guī)劃日常生活和出行。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)根據(jù)天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行播種、灌溉、施肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。航空運(yùn)輸確保飛行安全，避免因惡劣天氣造成航班延誤或取消。極端天氣事件高溫?zé)崂顺掷m(xù)高溫天氣，對(duì)人體健康和基礎(chǔ)設(shè)施造成嚴(yán)重影響。暴雨洪水短時(shí)間內(nèi)降雨量大，引發(fā)洪澇災(zāi)害，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。干旱持續(xù)少雨，造成水資源短缺，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境。臺(tái)風(fēng)颶風(fēng)強(qiáng)烈的熱帶氣旋，帶來強(qiáng)風(fēng)、暴雨和海嘯，破壞力巨大。天氣災(zāi)害預(yù)防與應(yīng)對(duì)1預(yù)警系統(tǒng)建立完善的天氣預(yù)警系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)布災(zāi)害預(yù)警信息。2應(yīng)急預(yù)案制定針對(duì)不同類型天氣災(zāi)害的應(yīng)急預(yù)案，確保應(yīng)急救援工作的有效開展。3公眾教育加強(qiáng)公眾對(duì)天氣災(zāi)害的認(rèn)識(shí)，提高防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)。4基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高抵御天氣災(zāi)害的能力。未來天氣系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)人工智能AI將在預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)中發(fā)揮越來越重要的作用，提供更精準(zhǔn)和個(gè)性