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天气预报是怎么预测天气的?

发布日期:2019-08-16 09:20   来源:未知   

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  天气预报是使用现代科学技术对未来某一地点地球大气层的状态进行预测。从史前人类就已经开始对天气进行预测来相应地安排其工作与生活(比如农业生产、军事行动等等)。今天的天气预报主要是使用收集大量的数据(气温、湿度、风向和风速、气压等等),然后使用目前对大气过程的认识(气象学)来确定未来空气变化。由于大气过程的混乱以及今天科学并没有最终透彻地了解大气过程,因此天气预报总是有一定误差的。

  几千年来,水手、渔民、农民和猎人看云、看风、看天象、看物象来预测天气,探索作天气预报。天气预报成了一套民间技艺。古代人观天象,测风云。前者是肉眼和简单仪器能够观测到的天空状况,不但观测日月星辰的变化,还记录了各种过去和当前发生的自然现象,并把总结的经验与当前观测结合起来,做出天气预报。

  最传统的数据是在地面或海面上通过专业人员、爱好者、自动气象站或者浮标收集的气压、气温、风速、风向、湿度等数据。世界气象组织协调这些数据采集的时间,并制定标准。这些测量分每小时一次(METAR)或者每六小时一次(SYNOP)。

  使用气象气球气象学家还可以收集上空的气温、湿度、风值。气象气球可以一直上升到对流层顶。

  气象卫星的数据越来越重要。香港马会开奖结果!气象卫星可以采集全世界的数据。它们的可见光照片可以帮助气象学家来检视云的发展。它们的红外线数据可以用来收集地面和云顶的温度。通过监视云的发展可以收集云的边缘的风速和风向。不过由于气象卫星的精确度和分辨率还不够好,因此地面数据依然非常重要。

  在数据同化的过程中被采集的数据与用来做预报的数字模型结合在一起来产生气象分析。其结果是目前大气状态的最好估计,它是一个三维的温度、湿度、气压和风速、风向的表示。

  数字天气预报是使用电脑来模拟大气。它使用数据同化的结果作为其出发点,按照今天物理学和流体力学的结果来计算大气随时间的变化。由于流体力学的方程组非常复杂,因此只有使用超级计算机才能够进行数字天气预报。这个模型计算的输出是天气预报的基础。

  模型计算的原始输出一般要经过加工处理后才能成为天气预报。这些处理包括使用统计学的原理来消除已知的模型中的偏差,或者参考其它模型计算结果进行调整。

  过去气象学家必须自己做处理工作,今天24小时以上的天气预报主要是使用多种不同模型后对其结果进行综合。气象学家还必须分析预报出来的模型数据来使最终用户能够理解它。此外天气预报的模型一般分辨率不是特别高。当地的气象学家还必须通过当地的经验在涉及地区性的影响,使得当地的天气预报更加精确。不过随着天气预报模型的不断精密化这个工作量越来越小了。

  对于最终用户来说天气预报的展示是整个过程中最重要的。只有知道最终用户需要什么信息、如何才能将这些信息易懂地传达给最终用户才能完成这个任务。

  所谓天气图就是标有同一时间、不同地点天气现象和气象要素的地图。天气图分地面、高空两大类。从天气图上可一目了然地年看到天气系统和天气的分布,知道冷空气、暖空气在哪里,哪里刮风下雨、哪里天气晴好。连续分析不同时刻天气图,就知道天气系统的移向移速,从而判断本地未来受什么天气系统影响,会出现什么天气。

  所谓天气系统是指能显示天气分析的气压系统。天气系统是天气的制造工厂,有较好的对应关系。比如,受大陆冷高压控制,天气晴冷,多吹偏北风;受副热带高压控制,天气晴热,多吹偏南风。冷暖空气交汇地带称为锋,受锋影响,天气突变,以阴雨天气为主。受低压控制,多阴雨天气。台风是热带洋面上强烈发展的低气压,受台风影响,会造成大风和洪涝灾害。

  发达国家天气预报有近140年历史。1854年英、法为了控制土耳其,向俄国宣战,发动了克里米亚战争。11月14日,英法舰队在黑海遇强风暴,风速超过30米/秒(11级),几乎全军复没。事后,巴黎天文台台长、海王星发现者勒佛里埃研究这次风暴路径,他收集了11月12-16日气象记录,查明风暴向东南方移动,在袭击联军舰队前一、二天,西班牙、法国西部已先受影响。勒佛里埃认为,若建立气象观测网,绘制天气图,可预报风暴移向移速。1863年秋,法国使用天气图向港湾发布风暴警报。此后,欧美和日本陆续绘制天气图,天展天气预报。

  在中国,鸦片战争后帝国主义出于侵略的需要,在北京和全国43个港口设立了测候所,从事气象观测和绘制天气图工作。1927年南京政府设立气象研究所,在竺可桢领导下,各地纷纷设立测候所,在培养人材、铁算盘玄机赛道沿途的村镇将有名志愿者在各执勤。收集气象资料和科研方面取得相当成绩,但不正式对外发布天气预报。1949年新中国成立后,气象事业迅速发展。到1957年按所政区划建成气象台站网。苏州市气象台1959年1月1日正式发布天气预报。天气预报的主要方法是天气图、数理统计和群众看天经验。

  20世纪80年代以来,随着遥感、计算技术和气象卫星资料的广泛应用,世界天气预报出现了新的飞跃,传统的天气图已被数值天气预报取代。所谓数值天气预报应用7个流体力学、热力学微分议程来描述大气运动规律,7个议程中含有7个未知数--最高气温、最低气温、降水量、湿度、气压、风向、风速,通过大型高速计算机求解方程组,获得未来7个未知数的时空分析,即未来天气分布。世界上有30多个国家开展数值预报业务,发达国家建立了全球和有限区域两种预报模式,计算机最高运行速度40亿次/秒。全还应数值预报模式垂直分层超过30层,水平分辨率60公里,预报可用时效中高纬10天,低纬5天。有限区域预报模式水平分辨率15公里,美国、德国可达2公里。

  发达国家气象中心每天定时发布全国各城市或各区域(日本将全国划成191个格距20公里正方形区划)天气预报,预报时效7-8天,逐日滚动。各地气象台根据本地实况和预报员经验对气象中心发来的预报进行订正。几乎所有国家的气象部门都实行垂直领导,发达国家按气候区划设置台站。美国实行两级管理体制,即国家气象中心和天气服务台。国家级中心有9个--国家气象中心(逐日发布全国各城市7天预报)、国家飓风预报中心、国家强风暴预报中心、国家环境模拟中心、国家业务控制中心、国家水文气象预报中心、国家航空预报中心、国家海洋预报中心和国家气候预报中心。天气服务台有116个,每个服务台配备一部先进的多普勒天气雷达。9个国家中心承担着全国天气预报,灾害性天气警报以及航空、航海天气预报等任务。天气服务台负责接收国家中心发布的预报信息,结合本地最新气象资料和预报员经验,进行编辑和订正,作出本地天气预报。但国家中心发布的灾害性天气警报,天气服务台无权订正,理由有三条:一是只有国家中心才能获得全部数值预报产品,气象卫星、天气雷达和全国一小时一次的地面观测资料;二是国家中心预报员是通过全国公开招聘、竞争上岗的,他们既有理论,又有实践经验;三是经过三年对比证明,订正反而导致预报质量下降。日本气象体制分三级:气象厅、管区气象台和地方气象台。气象厅预报部每天发布全国191个区域天气预报和灾害性天气警报。

  在中国,1982年开展数值预报业务,每天制作北半球三天形势预报。1995年引进美国的Cray巨型计算机(峰值运算速度20亿次/秒)每天制作全球七天形势预报。1997年起每天制作全球十天形势预报。目前全球预报水平分辨率120公里,有限区域预报水平分辨率55公里。我国气象体制分成五级:中国气象局、大区气象局、省级气象局、市级气象局和县级气象局,全国气象部门共有6万多人。与发达国家相比,我国气象事业的主要差距是:

  1、资料同化系统落后,气象卫星、商用飞机和天气雷达的资料尚未进入数值预报系统。天气雷达定量测定降水尚未开展,卫星云图还停留在看图识字水平上。

  2019-04-08展开全部天气预报是使用现代科学技术对未来某一地点地球大气层的状态进行预测。从史前人类就已经开始对天气进行预测来相应地安排其工作与生活(比如农业生产、军事行动等等)。今天的天气预报主要是使用收集大量的数据(气温、湿度、风向和风速、气压等等),然后使用目前对大气过程的认识(气象学)来确定未来空气变化。由于大气过程的混乱以及今天科学并没有最终透彻地了解大气过程,因此天气预报总是有一定误差的。

  几千年来,水手、渔民、农民和猎人看云、看风、看天象、看物象来预测天气,探索作天气预报。天气预报成了一套民间技艺。古代人观天象,测风云。前者是肉眼和简单仪器能够观测到的天空状况,不但观测日月星辰的变化,还记录了各种过去和当前发生的自然现象,并把总结的经验与当前观测结合起来,做出天气预报。