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文檔簡介

1、,為什么天氣預(yù)報會報不準,天氣預(yù)報報不準的幾個理由,1、預(yù)報員鬧情緒? 2、預(yù)報員水平不行? 3、科學(xué)水平達不到? 4、.,再或者,1、溫度預(yù)報預(yù)報的為什么總是覺得不準? 2、為什么天氣預(yù)報上晴雨預(yù)報不準? 3、有時預(yù)報天氣多云、但是感覺是陰?,首先我們從司空見慣的云談起,氣象術(shù)語中規(guī)定: 多云:天空中有4-7成的中、低云或6-10成的高云時的天空狀況。 陰:天空陰暗,密布云層,或天空雖有云隙而仍感到陰暗(總云量8成以上),偶爾從云縫中可見到微弱陽光的天空狀況。 很顯然,氣象上規(guī)定的云和我們公眾理解的是不一樣的。,云的分類,下面看看云分類的不同,在預(yù)報天氣方面有哪些影響,舉個例子,同樣是冷鋒鋒

2、面,第一型冷鋒,第二型冷鋒,鋒后壞天氣,鋒前壞天氣,結(jié)論:云其實就是一團飄在天上的水氣,但是云因為形狀不同,高度不同預(yù)示在大氣不同的流場特征。我們在天氣預(yù)報業(yè)務(wù)的工作中,也經(jīng)常用云來反演流場云導(dǎo)風(fēng)。特別是在一些海洋、沙漠等測站比較少的地方來得到當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料,這也是目前研究的熱門之一。,FY-2E氣象衛(wèi)星云導(dǎo)風(fēng)和水汽圖像疊加 2015年5月29日07:30(北京時),除了云導(dǎo)風(fēng),天氣預(yù)報也有很多方法: 1、天氣學(xué)方法(天氣圖方法):分析每天測站、高空探空氣球、船舶、飛機、氣象衛(wèi)星等測量到地面、高空的氣象資料,分析天氣系統(tǒng)的演變,天氣系統(tǒng)增強;減弱,移動速度,線性外推來分析天氣系統(tǒng)影響本地的時間

3、等,來預(yù)報天氣。 缺點:主觀性大,定性分析針對在系統(tǒng)沒有巨大演變的情況下能有很好的效果。,2017年6月9日08時700百帕天氣形勢圖,2、數(shù)值預(yù)報方法(動力學(xué)方法):數(shù)值天氣預(yù)報以氣象觀測資料為初值條件,經(jīng)過初始化(濾出高頻震蕩波),通過對大氣運動方程進行離散化,并使用巨型計算機進行數(shù)值計算求解,進而預(yù)測未來一定時段的大氣運動狀態(tài)。,略去所有的推導(dǎo)過程,直接寫出方程,更進一步的,任何一個物理量都可以通過Taylor級數(shù)展開。,1、用差分代替微分。 2、用離散形式的差分方程代替連續(xù)形式的微分方程,大家知道,從數(shù)學(xué)角度上看,我們無法得到這些非線性微分方程的解析解,只能通過對上面的方程進行離散化。

4、離散化以后,方程才能通過計算機得到數(shù)值解,分析每個要素(溫、壓、濕、風(fēng)、密度、渦度、降水、垂直速度等)的數(shù)值解,做出一天的天氣預(yù)報(全球模式超級計算機需要計算2個小時)。,缺點:,我們對大氣運動中的規(guī)律尚未全然知曉,設(shè)計的任何方程只能是求得近似。初始的觀測數(shù)據(jù)除了不準確之外,還有不完整的問題,例如青藏高原上的觀測資料就很少。如果把數(shù)值預(yù)報計算網(wǎng)絡(luò)縮小一半,即對更小尺度進行運算,計算量大體增加16倍,但在運算中,一些類似于地形等的信息依然難以充分表達,大氣運動的物理過程細節(jié)不能很好反映,必須依靠預(yù)報員再次訂正。,應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計的理論和方法,通過分析過去大量的歷史氣象資料,揭露天氣變化的客觀因果關(guān)系

5、,找出天氣、氣候變化的統(tǒng)計規(guī)律,預(yù)報未來天氣變化形勢的一種方法,3.統(tǒng)計學(xué)方法(概率預(yù)報方法):,缺點:無法預(yù)報小概率的天氣事件,那我們現(xiàn)在可以回答剛開始的幾個問題了,天氣預(yù)報為什么有時不準? 按照北京大學(xué)大氣系張慶紅教授的說法,不準確包括了原料、加工場、產(chǎn)品檢測包裝的三重問題。 原料的問題在于,儀器的可觀測誤差、站點的可代表性誤差、資料同化誤差。 所有的觀測數(shù)據(jù),都只能是近似的。 例如觀測誤差,氣壓觀測誤差0.5百帕,風(fēng)速觀測誤差3米/秒,相對濕度觀測誤差10%左右。 站點的可代表性誤差,在遼闊的疆域內(nèi),只有幾萬個人工及自動觀測站,例如北京南郊觀象臺觀測到降水,無法代表全北京轄區(qū)均出現(xiàn)降水,

6、反之亦然。由于觀測點的代表性問題,有時會出現(xiàn)大家都懂的“被代表”問題。 加工場的問題在于,例如蒸發(fā)和凝結(jié)項,是發(fā)生在分子尺度上的,而我們對于精細物理過程尚未清晰認識。另一方面,在求解方程組時用差分的方法,必然引起計算誤差,即階段誤差。所以這個加工廠不是一個能夠再現(xiàn)大氣真實運動的加工廠。 最后預(yù)報員參照這些不同的產(chǎn)品并結(jié)合經(jīng)驗,做出采信、判斷和修正。 天氣在線創(chuàng)始人、南京信息工程大學(xué)智協(xié)飛教授認為,初始場和模擬大氣運動的物理方程都只能近似值和近似解。讓人感到沮喪和悲觀的是,無法到達完美;但讓人欣慰和樂觀的是,可以逐步逼近完美。 所謂初始場,就是大氣要素的此時狀態(tài),她的一個看似微小的變化,就可能導(dǎo)

7、致演變結(jié)果(預(yù)報場)的迥然差異,這就是所謂的蝴蝶效應(yīng)。提出蝴蝶效應(yīng)的洛侖茲,當(dāng)年就是在把初始值由0.506127改為0.506之后,運算結(jié)果產(chǎn)生了令人瞠目結(jié)舌的顛覆性變化。 可見,現(xiàn)代氣象科學(xué)的核心手段“數(shù)值預(yù)報”,即使網(wǎng)格再細密、要素再多元、層次再豐富,都無法窮盡大千世界的無數(shù)細節(jié),都無法精確再現(xiàn)大氣運動的真實情境。,什么情況下更容易不準?,換季的時候,影響系統(tǒng)的多重性和氣象要素的大變率,容易使天氣變化出乎預(yù)料之外。 夏季微小尺度天氣系統(tǒng)盛行時,大網(wǎng)撈不到小魚,尺度小、歷時短,卻往往強度大,這類“漏網(wǎng)之魚”更容易讓人產(chǎn)生天氣預(yù)報不靠譜的感慨?!芭1秤辍保活^牛的背上,都有晴雨的差別;“雹打一

8、條線”,線內(nèi)線外,悲喜兩重天。 某個天氣系統(tǒng)邊緣處,看似毫厘之間,天氣卻天壤之別。 美國對于龍卷風(fēng)的預(yù)報,目前的預(yù)報能力是平均提前13分鐘發(fā)出預(yù)警,如果能夠提前20分鐘告知公眾,在現(xiàn)階段便是十分精彩的預(yù)報個例了。 所以,知曉更準確的天氣信息,F(xiàn)ORECASTING常常是不夠的,如果可能,還需要了解NOWCASTING(臨近的預(yù)報或預(yù)警)。有些天氣變化,尚無法提前幾天提供預(yù)報,只能依靠臨近時的補充訂正的滾動式發(fā)布。 地形復(fù)雜的地方,(海洋、高原)千里不同風(fēng),百里不同雷。一山有四季,十里不同天。一座山,迎風(fēng)坡抬升凝結(jié),背風(fēng)坡下沉增溫,恍如千里之異。 氣候變率較大的地方、天氣節(jié)奏較快的地方,都可能加

9、大預(yù)報的“本底”難度。 另外,氣候變化、下墊面(地表生態(tài))的改變以及人類排放水平的提升,都可能提高預(yù)報的難度,例如近年來盛行的霧霾天氣。由于全球氣候變化,加強了大氣水循環(huán)和能量循環(huán),導(dǎo)致極端天氣氣候事件更頻繁地發(fā)生,本來長久沉寂的氣象紀錄常常輕而易舉地打破,N年不遇的事情,我們經(jīng)常不期而遇。原本的小概率事件卻變得此起彼伏。由于小概率事件的歷史樣本較少,預(yù)報經(jīng)驗累積相對較少,這無疑成為預(yù)報難度新的增長點。,那到底天氣預(yù)報還有沒有用,答案是:當(dāng)然有用 天氣預(yù)報按預(yù)報時間分類 1.短期天氣預(yù)報(13d):氣象要素預(yù)報冬季準確率可以達到80%以上,夏季也可以達到65%左右。(比丟色子高多了)。 2.中

10、期天氣預(yù)報(37d):天氣形勢預(yù)報以目前國際上準確率及時效性較高的歐洲數(shù)值預(yù)報為例,1973年成立之初,最多能夠預(yù)測未來3天的天氣情況。經(jīng)過近40年的發(fā)展,數(shù)值預(yù)報水平及時效穩(wěn)定持續(xù)提高,約每10年增加1天有效預(yù)報。“根據(jù)此發(fā)展過程推算,到2030年,我國數(shù)值預(yù)報時效能夠再提高兩天,這意味著預(yù)報員可以提前9天預(yù)報大范圍的環(huán)流形勢。 3、長期天氣預(yù)報:對整個天氣形勢的展望,具有一定的參考性。,按服務(wù)對象分類,1、公眾氣象方面: 24小時臺風(fēng)路徑預(yù)報誤差2012年首次低于100公里(為94公里,略遜于美國,優(yōu)于日本); 2012年24小時晴雨預(yù)報準確率86.5%,連續(xù)五年高于85%;最高氣溫24小時預(yù)報準確率74.1%,最低氣溫預(yù)報準確率80.1%,均為歷史最好水平。對于這些要素的預(yù)報,簡而言之,八成還是準確的。 但不同的要素和項目,預(yù)報能力存在非常大的差異。 例如:(1)

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