天气学原理第八章天气形势和气象要素预报
天气预报是如何制作出来的
Posted 星期二, 2012-03-13 06:28 by i在我们的日常生活中，都离不开天气预报。
但是你知道天气预报是怎样做出来的吗？我们先看先在一个高处空旷的地方放几个测风力、风向测量器；测最高温、最低温的测量器；测雨量的雨量器；还要分析卫星云图等然后收集数据，处理数据，整合数据，制作天气预报图最后就上报到各个媒体ps:中央电视台的天气预报也是各个市区的气象站得来的信息~~天气预报是根据气象观(探)测资料，应用天气学、动力学、统计学的原理和方法，对某区域或某地点未来一定时段的天气状况作出定性或定量的预测。
准确地预报天气一直是大气科学研究的一个重要目标。
天气预报的历史可以从最早的看云识天气和根据物像来推测天气开始，以后经历了单站预报，天气图预报，到目前的应用气象卫星、天气雷达等先进的探测资料和用计算机进行天气预报的阶段。
伴随着科技的不断进步，天气预报得到了快速的发展。
天气预报的种类按预报时效可大致分为：临近预报(1～2小时)、甚短期预报(2～12小时)、短期预报(12～48小时)、中期预报(3～10天)、长期预报(10天以上)等；按服务对象可划分为：日常天气预报和专业天气预报(如航空天气预报等)；按预报范围可大致划分为区域预报和站点预报等。
由于服务对象不同，在预报项目、预报时效、预报用语等方面都存在着一定的差异。
目前制作天气预报主要采用天气学预报方法、统计学预报方法和动力学预报方法，以及由这三种基本预报方法相互结合形成的天气—统计预报方法、动力统计预报方法和天气—动力预报方法等。
天气学预报方法（或称天气图方法）：是以天气图为主要工具，配合卫星云图、雷达图等，用天气学的原理来分析和研究天气的变化规律，从而制作天气预报的方法。
这种方法主要用于制作短期预报。
数值预报方法（又称动力学预报方法）：是利用大型、快速的电子计算机求解描述大气运动的动力学方程组来制作天气预报的方法。
这种方法可用于制作短期预报，也可做中、长期预报。
天气学原理
天气学原理概述：天气学是研究大气现象和天气变化规律的一门科学。
它通过观测、实验和数学模型等方法，探索大气运动、热力学和水循环等因素对天气的影响。
天气学原理是天气学的基础，它涉及到大气的组成、结构、运动和能量传递等方面的知识。
一、大气的组成大气主要由氮气、氧气和少量的稀有气体组成。
其中，氮气占78%，氧气占21%，其他气体如氩气、二氧化碳等占1%左右。
这些气体的比例对于维持地球的气候和天气起着重要作用。
二、大气的结构大气可以分为不同的层次，从地球表面向上分别是对流层、平流层、中间层、热层和外层。
对流层是最接近地球的一层，其中发生了大部分的天气现象。
平流层以上的层次则较为稳定，很少发生天气变化。
三、大气的运动大气的运动是天气变化的重要因素。
大气通过对流、辐射和地球自转等方式进行运动。
其中，对流是主要的运动形式，通过热对流和冷对流的交替，形成了气压系统、风和降水等现象。
四、大气的能量传递大气中的能量主要来自太阳辐射。
太阳辐射进入大气后，一部分被地表吸收，一部分被大气层吸收或反射。
地表和大气层吸收的能量会引起温度的变化，从而影响着天气的产生和发展。
五、水循环与天气水循环是天气变化的重要机制之一。
当太阳辐射使水面蒸发后，水蒸气会上升到高空，形成云和降水。
降水又可以补充地表的水资源，维持生态系统的平衡。
水循环的变化会导致天气的多变，如降水量的增减和云量的变化等。
六、气象观测和预报天气学使用气象观测和预报技术来研究和预测天气变化。
气象观测通过测量气温、湿度、气压、风速和降水等参数来获取大气状态的信息。
而气象预报则利用观测数据和数值模型等方法，对未来天气进行推测和预测。
七、天气系统和气候带天气系统是指由气压系统、风和降水等要素组成的大气系统。
它们在全球范围内形成了不同的气候带，如赤道气候带、温带和寒带等。
这些气候带的存在使得地球上各地的天气具有一定的规律性和区别。
八、天气与人类活动天气对人类的生活和活动有着重要的影响。
第五章 天气形势及天气要素的预报
F F c F t t
在运动系统上选取一些特征 点或特性线，使得在这些点 上物理量的局地变化为零。 则这些点的运动速度可用下 式表达
Hale Waihona Puke C t xx运动坐标随着槽脊线一起移 动，在槽脊线上总有
p 0 x
用运动学方法预报气压系统的移动
槽（脊）线的移动速度
• 气旋反气旋中心的移动 • 系统中心移速C可分解为Cx和Cy
2P C x xt 2P x 2
P Cy 2x tg 2 tg Cx P 2 y
2
I为变压升度
y
2P yt Cy 2 P y 2
I C
x
θ为系统中心移动方向与x 轴（长轴）的夹角。 β为变 压升度与x轴的夹角。 当系统为正圆时θ=β
2P C xt 2P x 2
分子：变压升度 分母：槽脊的凹凸程度 对低压槽，槽前变高大于槽后 变高，槽后退。槽前变高小于 槽后变高，槽前进。 对高压脊，脊前变高大于脊后 变高，脊前进。脊前变高小于 脊后变高，脊后退。
大 小
变压 小
变压 p 大 t
• 两条定性规则： • 1 槽线沿变压梯度方向移动，脊线沿变压升 度方向移动。 • 2 槽线的移动速度与变压梯度成正比，与槽 的强度成反比。即在变压梯度相同的情况 下，强槽比弱槽移动的慢。
运动学方法
• 利用气压系统过去移动和变化所造成的变 高（或变压）的分布特点，通过运动学公 式，预报系统未来移动和变化的方法。
运动学方法
• 1、变压法 • 变压法常用来预报地面气压系统的变化。 通常用3小时变压和24小时变压。
运动学方法
• 1）气压系统移动的预报 • 任意变量F在固定坐标和运动坐标中局地变 化的关系式为
天气形势的天气学预报方法
天气形势的天气学预报方法天气学预报方法是一种定性的、经验性的传统预报方法。
虽然，目前天气形势与气象要素预报已愈来愈依靠数值预报方法，但在很多情况下，特别是局地天气、航线天气等的预报中，天气学方法仍然是十分重要的方法。
下面简单介绍几种应用天气图进行天气形势预报的基本方法。
一、外推法根据最近一段时间内天气系统的移动速度和强度变化的规律，顺时外延，预报出系统未来的移动速度和强度变化，这种方法叫做外推法。
外推法又可分为两种情况：一种是等速外推。
等速外推就是假定系统的移动速度或强度变化基本上不随时间而改变，即与时间成直线关系，外推按这种规律进行，故等速外推又叫做直线外推；另一种是变速外推。
变速外推假定系统的移动速度或强度变化接近“匀变速”状态，即与时间成曲线关系，这时外推时要考虑它们的“变速”情况，故变速外推又叫做曲线外推。
直线外推只需要根据当时和上一时次的两张天气图即可进行，而曲线外推需要利用三张 (或以上)天气图进行比较才能进行。
显然，曲线外推要比直线外推更全面些，但是由于实际天气过程的复杂性，曲线外推并不一定比直线外推更准确，因此，使用外推法时必须结合其他预报方法。
应用外推法可以对高、低压系统和槽、脊的移动和强度作出预报。
下面以闭合系统为例说明外推法的应用。
直线外推。
设12 h前低压中心位于点“ 1” (图11.2 (a))，其中心气压为1008 hPa，作预报时的低压中心位于点“ 2”，其中心气压为1006 hPa，加深了2 hPa，移动距离为S。
按直线外推可以预报，12 h后该低压中心将移至点“3”，移动的距离S=S ;中心气压将继续降低2 hPa，达1004 hPa。
曲线外推。
设24 h前低压中心的位置在点“ 1” (图11.2 (b))，中心气压为1 011 hPa ；1 2 h前中心位置在点“ 2”，移动距离为S，中心气压为1002 hPa，加深了9 hPa ;作预报时的中心位置在点“ 3”，中心气压为995 hPa，过去12 h移向向左偏了一个角度，移动距离为S2，加深了7 hPa。
天气学原理授课教案
一、教案名称：天气学原理概述【教学目标】1. 使学生了解天气学的基本概念和研究对象。
2. 使学生掌握天气学的起源和发展历程。
3. 使学生了解天气学在气象学中的重要性。
【教学内容】1. 天气学的定义和研究对象2. 天气学的起源和发展历程3. 天气学在气象学中的地位和作用【教学方法】1. 采用讲授法，介绍天气学的基本概念和研究对象。
2. 通过举例和案例分析，讲解天气学的发展历程。
3. 利用图表和数据，展示天气学在气象学中的重要性。
【教学步骤】1. 引入话题：提问“什么是天气学？”引导学生思考。
2. 讲解天气学的定义和研究对象：介绍天气学的定义，解释研究对象包括天气系统和天气现象。
3. 讲解天气学的起源和发展历程：介绍古代、近代和现代三个阶段的天气学研究。
4. 讲解天气学在气象学中的地位和作用：通过图表和数据，展示天气学在天气预报、气候变化等方面的应用。
5. 课堂讨论：邀请学生分享对天气学的认识和体会，讨论天气学在日常生活中的应用。
【作业布置】1. 查阅资料，了解我国天气学研究的现状和发展趋势。
二、教案名称：大气组成和结构【教学目标】1. 使学生了解大气的组成和结构，掌握各层大气的特点。
2. 使学生了解大气的主要成分及其作用。
3. 使学生掌握大气压力和温度随高度的变化规律。
【教学内容】1. 大气的组成和结构：按高度分层，介绍各层大气的特点。
2. 大气的主要成分及其作用：介绍氮气、氧气、二氧化碳等成分的含量和作用。
3. 大气压力和温度随高度的变化规律：讲解大气压力和温度随高度增加的变化趋势。
【教学方法】1. 采用讲授法，介绍大气的组成和结构。
2. 通过图表和数据，讲解大气成分的作用和大气压力、温度的变化规律。
3. 结合实例，解释大气现象及其成因。
【教学步骤】1. 引入话题：提问“大气是如何组成的？”引导学生思考。
2. 讲解大气的组成和结构：按高度分层，介绍各层大气的特点。
3. 讲解大气的主要成分及其作用：介绍氮气、氧气、二氧化碳等成分的含量和作用。
805天气学
南京信息工程大学硕士研究生招生入学考试《天气学》考试大纲科目代码：805科目名称：天气学第一部分目标与基本要求一、目标：天气学原理与方法（天气学）主要内容是以天气动力学原理揭示大气运动的基本特征和用此原理论述天气系统及天气过程生、消演变规律的天气学原理及中国天气，为进一步学习动力气象学、低纬度天气动力学、中尺度天气学、大气环流及中长期预报，也为将来天气预报业务及研究工作打下基础。
二、基本要求：要求学生掌握有关内容基本概念、基本理论和基本方法，以便提高综合分析及解决问题的能力。
第二部分内容与考核目标第一章大气运动的基本特征1.了解大气运动各作用力含义、表达式及理解它的物理意义2.了解个别变化、局地变化、平流变化含义3. 会推导连续方程，了解质量散度、速度散度含义、表达式及其物理意义，4.了解尺度分析含义、掌握在自由大气中大尺度系统运动，可以作为准地转、准静力处理5.理解热力学能量方程中引起固定点温度变化的因子6.了解实际工作中高空分析等压面图而不分析等高面图（P坐标系的优越性）7.了解位势、位势高度、位势米、几何米概念8.理解等高面上水平气压梯度力可以用等压面上位势梯度或等压面坡度表示9.理解地转风、梯度风、热成风、地转偏差含义、表达式及掌握它的讨论10.了解正压大气、斜压大气概念；掌握热成风发生在斜压大气中11.了解地转风、梯度风及热成风实用意义12.掌握低压中心附近及其边缘，还有高压边缘等压线可以分析密大风经常出现，而高压中心附近不能有上述现象13.理解变压风及切向、法向地转偏差含义，要求会画图解释第二章气团与锋1.了解锋、锋面、锋线、锋区含义及锋倾斜原因2.了解冷性锢囚锋、暖性锢囚锋含义，要求会画出剖面图中锋位置及等温线分布3.了解以密度零级不连续面模拟锋时，锋面坡度公式物理意义4.理解锋附近温度分布特征及锋面附近气压、变压分布特征5.掌握锋面分析中，高空测风资料应用图2.27(a)(b)(c)6.了解锋生带（线）、锋生函数、锋生条件概念7.掌握锋生、锋消公式讨论第三章 气旋与反气旋1. 了解大气作水平运动、绝对涡度概念及理解 2h H ∇含义2. 理解大尺度系统运动中，固定点相对涡度变化可以用此点位势高度变化表示3. 掌握涡度方程、位势倾向方程及ω方程等式右端各项名称及画出有关图,用相关因子进行讨论4. 掌握在温带气旋发展中,动力因子(涡度因子)及热力因子对500hpa 高空槽及温带气旋变化,要求会画图解释5. 了解气旋族含义6. 了解北方、南方气旋活动范围及包括哪些气旋7. 掌握“倒槽锋生型”、“静止锋波动型”，要求画图解释江淮气旋生成过程第四章 大气环流1. 了解控制大气环流基本因子、了解三圈环流的形成2. 了解三圈径向环流、极锋锋区与副热带锋区及其对应急流概念3. 了解信风与季风概念4. 了解沃克环流含义5. 了解我国各季环流概况及主要天气天气过程特点第五章 天气形势及天气要素预报1. 理解运动学公式中t δδ及t∂∂含义，掌握用运动学公式推导锋面移速公式并会讨论冷锋、暖锋移速情况与变压分布特征2. 掌握用运动学公式讨论非闭合系统及闭合系统移动及强度3. 高空形势预报方程中，由于各层等温线平行，因此各层热成风方向相同，这样任意层风速 P p T V V AV =+注意理解A 的系数确定4. 掌握相对涡度平流在自然坐标系中展开分成三项，其中曲率项及散合项在实际天气图中会应用5. 掌握用高空形势预报方程有关项，结合等高线等温线分布解释500hpa 槽、脊变化6. 熟悉地面形势预报方程由哪几项组成，要求会讨论应用7. 掌握地形对低值系统(槽、低压)移动及强度影响8. 了解数值预报产品的“释用”第六章 寒潮天气过程1.了解极涡及上下游游效应含义2.了解长波波速公式的推导，会对该公式进行讨论3.会运用形势预报原理解释“小槽发展型”、“横槽转竖型”的寒潮短、中期过程第七章 大型降水天气过程1.理解水汽通量、水汽通量散度概念、表达式及物理意义2.了解中国及其各地暴雨有何天气系统影响3.熟悉我国东部雨带活动概况4.理解行星尺度、天气尺度系统对暴雨作用第八章对流天气过程1.了解飑中系统含义及飑线与冷锋区别2.理解对流性不稳定与条件性不稳定概念3.理解强雷暴发生发展有利条件第九章低纬度与高原环流系统1.熟悉西太平洋副热带高压变动与我国天气关系2.掌握南亚高压与西太平洋副热带高压区别3.掌握台风结构4.掌握台风发生发展第十章东亚季风环流1.了解季风的概念，了解东亚冬、夏季风环流系统的组成2.了解东亚季风形成的原因第三部分有关说明与实施要求1.考试目标的能力层次的表述本课程对各考核点的能力要求一般分为三个层次用相关词语描述: 较低要求——了解一般要求——理解、熟悉、会较高要求——掌握、应用一般来说,对概念、原理、理论知识等,可用“了解”、“理解”、“掌握”等词表述；对应用方面，可用“会”、“应用”、“掌握”等词。
科普天气学了解天气背后的科学原理
科普天气学了解天气背后的科学原理天气是我们日常生活中非常重要的一部分，它直接影响着我们的穿着、活动和出行。
然而，天气并非只是简单的晴雨预报，背后隐藏着许多科学原理。
本文将为您科普天气学，了解天气背后的科学原理。
一、大气压力与气压系统天气的变化与大气中的气压密切相关。
气压是指单位面积上气体对于所在面的垂直作用力。
通过气压的分布，我们可以了解天气系统的形态与发展。
1. 高压系统高压系统指的是大气中气压较高的区域。
在高压系统中，空气向四周辐散，使天气晴朗、干燥。
通常，高压天气为晴天或少云天气，空气稳定，降水几率较低。
2. 低压系统低压系统指的是大气中气压较低的区域。
在低压系统中，空气会由周围辐合向中心聚集，导致云量增多、天气多变。
低压天气通常伴随着云朵、风雨等天气现象。
二、湿度与降水湿度是指空气中所含水蒸气的含量，是天气预报中常重要的气象要素。
湿度的变化直接影响着降水的形成与发展。
1. 饱和与凝结当空气中的湿度达到一定饱和程度时，水蒸气会凝结成液态水或固态水。
冷却是导致水蒸气凝结的主要原因，例如空气的快速升高和冷却会形成云朵。
云朵进一步凝结形成水滴，当水滴足够大时，就会降落成雨、雪或雾等天气形式。
2. 相对湿度与露点温度相对湿度是指实际水蒸气含量与饱和水蒸气含量之间的比值，以百分比表示。
当相对湿度达到100%时，空气饱和，凝结就会发生。
而露点温度是指当空气冷却到饱和时的温度，是气温下降到露点温度时会出现露水、雾或冰霜的临界点。
三、气候与气象天气和气候是两个不同的概念，它们之间存在着密切的联系。
1. 天气天气是指短时间内大气的状态变化，通常是一天或几天的时间范围内。
天气的变化受到许多因素的影响，包括气压系统、湿度、风向风速等。
2. 气候气候是指长时间内特定地区的气象条件的统计结果。
气候的研究需要考虑长时间尺度上的气象数据，并结合地理环境、海洋等其他因素。
气候也受到许多因素的影响，包括纬度、海洋环流、地形等。
浅析天气形势预报原理与方法
浅析天气形势预报原理与方法作者：杨建明,康煜,罗进云来源：《农业与技术》2012年第02期摘要：天气预报分为天气分析和气象要素预报两部分，天气及其变化是在一定的天气形势下发生和发展的，天气形势能显示出未来一定时间内的天气变化趋势。
天气形势预报是做好气象预报的基础，本文对天气形势预报原理与方法做了简单的分析，望能对预报工作有所帮助关键词：天气形势；预报；原理；方法中图分类号：P45 文献标识码：A引言天气形势预报是指预报各种天气系统（如高低气压系统和锋面等）的生消、强度变化及其移动预报，形势预报主要是指气压场和气流场的预报。
由于大范围的气压场和流场是相适应而接近地转平衡的，目前，在处理形式预报方面大体上从三个方面着手。
（1）从气压场变化入手，找出气压变化的规律；（2）从流场入手，主要用涡度理论进行分析；（3）将使大气中的天气系统看成是一种波状运动，研究波动的的发生发展和移动，从而预报天气系统的发生发展和移动。
目前，用于短期天气预报的主要方法有：1趋势法1.1 外推法天气形势的演变具有相对稳定阶段和显著变化阶段。
当天气形势处于相对稳定阶段时，天气系统的发展基本上是渐进的，在一定的时间间隔内常具有连续性。
各种天气系统的移动和强度变化均可用外推法作预报。
1.1.1 闭合的高、低气压系统等速外推法等速外推法是假定某一系统的移动速度和强度变化基本上不随时间改变，及系统的变化距离或强度变化和时间成线性关系。
1.1.2 闭合的高、低气压系统变速外推法变速外推法是指当天气系统的强度变化或移动速度呈“等速度”或“加速度”状态，及系统的移动距离或强度变化与实践呈曲线关系时，则按“加速”或“减速”变化来预报该系统未来发展情况。
1.1.3 高空槽、脊线的外推外推法用于高空槽脊线的位置变化预报时，可以根据槽、脊线各段移速的特点，选取几个有代表性的点，分别按变化趋势外推，然后连接各点，便得出预报的槽、脊线位置。
1.2 变压（高）法利用气压系统过去移动和变化所造成的变压（高）的分布特点，通过运动学公式，来预报系统未来的移动和变化的方法称运动学方法。