第五章_1天气系统的外推预报法
第五章：天气
分类： 分类：按形 成和热力结 构分为冷性 反气旋和暖 性反气旋 冷性反旋： 冷性反旋： 冷高压） （冷高压） 中高纬度大 陆冬半年最 多，寒潮天 气。
暖性反气旋： 暖高压）副热带高压洋面上。 暖性反气旋： （暖高压）副热带高压洋面上。
影响我国： 影响我国：西太平洋高压 （西太平洋高压脊） 西太平洋高压脊）
特点： 特点：
流场特点： 流场特点： 北半球摩擦层中， 北半球摩擦层中， 逆时针向内辐合 上升， 上升，多云雨天气
上升气流
地面
分类：
1、无锋面气旋 热带气旋； （1）热带气旋； 地方性气旋： （2）地方性气旋： （3）冷涡 锋面气旋： 2 、锋面气旋： 分为四个阶段 形成（波动）阶段： （1）形成（波动）阶段： 发展成熟阶段：（ ：（3 锢囚锋阶段：（ ：（4 （2）发展成熟阶段：（3）锢囚锋阶段：（4）消 亡阶段： 亡阶段：
分类： 分类：1 、形势预报和气象要素预报 2 、短、 中、 长、 超长期预报 预报方法： 天气图预报： 气象观测、 预报方法： 1 、天气图预报： （气象观测、
资料的传递和填图、天气分析与预报） 资料的传递和填图、天气分析与预报） 填图
数值预报： 2 、数值预报： 模式预报： 3、 模式预报：
天气预报影视
按气压形势： 按气压形势：高压 流场： 流场：气旋 温度：高温区 温度：
低压 反气旋
脊
槽
切变线 锋区
低温区
天气现象： 天气现象：雷暴 热带云团系统
气团： 一、气团 水平方向上
物理性质比较均匀而范围 较大的空气。 较大的空气。 物理性质：温度 湿度 和大气稳定度 物理性质： 范围： 范围： 水平：几百到几千公里。 水平：几百到几千公里。 垂直：几公里到十几公里。 垂直：几公里到十几公里。 同一气团内：物理性质变化很小。 同一气团内：物理性质变化很小。5-7度/1000KM 不同气团过渡带：10-15度/50不同气团过渡带：10-15度/50-100KM
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S1。
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S2=S1；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S1，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S1。
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S2=S1；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S1，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。
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
天气预报
降水预报各种不同类型的降水对国民经济和国防建设会产生不同的影响。
大型降水对国民经济和国防建设有密切关系。
农谚说：“清明要明，谷雨要雨”。
这说明适时适量的降水对农业生产能提供有利的条件，而反常降水则会带来灾害。
我国大部分地区降水都集中在下半年，而这时正是农作物的生长季节，大型降水的多少能造成大面积的涝旱。
尤其是时间长、面积大的暴雨，还能引起洪水泛滥，不仅对生产建设造成极大的危害，而且对人民的生命财产也带来巨大的威胁。
因此，无论工农业生产、航空、航海、交通运输、水利建设、防涝抗旱等都需要及时准确的降水预报。
以下介绍大型降水，即范围广大的降水，降水区可达天气尺度的大小，包括连续性或阵性的大范围雨雪及夏季暴雨。
降水形成过程降水是大气中的水的相变（水汽凝聚成雨雪等）过程。
从其机制来分析，某一地区降水的形成，大致有三个过程。
首先是水汽由源地水平输送到降水地区，这就是水汽条件。
其次是水汽在降水地区辐合上升，在上升中绝热膨胀冷却凝结成云，这就是垂直运动的条件。
最后是云滴增长变为雨滴而下降，这就是云滴增长的条件。
这三个降水条件中，前两个是属于降水的宏观过程，主要决定于天气学条件。
第三个条件是属于降水的微观过程，主要决定于云物理条件。
降水系统首先应从天气图上分析是否有有利于降水的天气系统存在，以下系统有利降水的出现：1、西风带上的高空槽高空槽是引起降水的重要天气系统（这里指的是天气尺度的短波槽）。
高空槽一般与地面锋面气旋相结合，但有时在高空槽前的地面自上只分析到槽和冷锋。
有时连冷锋都分析不出来，仅有一倒槽和负变压区，同样可以观测到降水。
特别是在夏季，水汽条件充分，即使是很小的高空槽，都很可能引起降水。
由于高空槽的结构不同降水也不尽相同。
2、锋面气旋锋面气旋一般位于高空槽前，造成锋面气旋降水的有高空槽；冷、暖锋和锢囚锋等。
锋面性质不同，产生的降水性质也不同，降水常在锋附近、有时在锋前，有时在锋后，锋面气旋中降水的形成，主要是指在稳定大气中的情况。
南京信息工程大学天气学原理第五单元知识点
知识点第五单元§5.1天气系统外推预报法1.天气预报的概念及其分类天气预报是根据气象观测资料，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做出定性或定量的预测。
天气预报包括天气形势预报和气象要素预报。
2.外推预报法的概念及其分类外推预报法是根据最近一段时间内天气系统的移动速度和强度变化规律，顺时外延，预报出天气系统未来的移动速度和强度变化。
外推预报法分为等速外推和加速外推两类。
3. 等速外推等速外推假定系统的移动速度和强度变化基本上不随时间改变，系统的移动距离或它的强度与时间成线性关系，外推依据这种线性关系进行。
因此，等速外推又称为直线外推。
4. 加速外推加速外推假定系统的移动速度和强度变化接近等加速状态。
这时，系统的移动距离或它的强度与时间成曲线关系，外推时要考虑加速情况。
因此，加速外推又称为曲线外推。
常见问题第五单元§5.1天气系统外推预报法1.天气形势预报和气象要素预报的区别和联系。
天气形势是指大范围流场、气压场、温度场三度空间的分布形势。
它包含了大范围的环流及环流形势的各个天气系统。
天气形势预报用以预报各种天气系统的生消、移动和强度变化。
气象要素预报，包括气压、气温、湿度、风、云量、降水量和能见度等气象要素的预报。
天气系统及天气形势预报是气象要素预报的基础。
2.等速外推和加速外推的比较两者都是外推法。
如果是等速外推，至少需要两个时次的数据，方可推知第三个时次系统的位置和强度。
而对于加速外推，则至少需要三个时次的数据，才可推知第四个时次系统的位置和强度。
3.外推法的注意事项大气运动需处于相对稳定的状态，天气系统的运动速度和强度变化通常是渐进的，且具有连续性，此时运用外推法做预报比较有效。
而当大气处于显著变动状态时，天气系统的运动速度和强度就会发生剧烈变化，或者大气运动由相对稳定状态转为显著变动状态时，就不能简单地应用外推法来做预报。
若属于外推预报法适用的情形，应用时仍要注意以下三点，1、系统位置和强度一定要定准确；2、已知数据各个时次的时间间隔不能过长；最后，外推时间不能过长。
天气学原理和方法--第5章--周雪松--整理
b) 天气模式与统计物理量相结合的预报方法。 37. 根据天气分析预报实践的总结，我国常见的大风有冷锋后偏北大风，高压后 部偏南大风，低压大风，以及台风大风和雷雨冰雹大风等。 38. 动力统计预报方法，包括完全预报方法（ PP 法）和模式输出统计方法（MOS 法）两种。 39. 一般的专家系统通常由以下五个部分构成：知识库，数据库，推理机，解释 部分，知识获取部分。
பைடு நூலகம்1. 地转涡度平流的作用： a) 对于偏南北向的槽（脊） ，地转涡度平流有使其向西移动的作用。
b) 对于偏东西向的槽（脊） ，地转涡度平流对槽脊的移动无明显作用。 c) 当槽（脊）线上为偏北气流时，有正的地转涡度平流，对涡度局地变化 有正的贡献， 因而使槽加深 （脊减弱） ； 反之， 在槽脊线上为偏南气流时， 槽将减弱（脊加强） 。 12. 相对涡度平流在自然坐标系中的表述如下：
概率统计学处理，给出在统计意义上的定量关系的统计模式。 33. 一般将平均风速达到 6 级（10.8-13.8 米/秒）以上的风，成为大风。 34. 预报冷锋后偏北大风是，主要应分析锋后的冷空气活动。具体从以下几个方 面进行： a) 利用高空图分析冷平流的分布和强度；
b) 利用地面图分析三小时边压得分布和强度。 35. 低压大风即低压发展加深时一般在低压周围气压梯度最大地区出现的大风。 在我国经常出现大风的低压系统有东北低压、江淮气旋、东海气旋等。 36. 大风的预报方法主要有： a) 从形势预报入手的方法；
天气学原理和方法 第 5 章
1. 在天气系统的外推预报法中，推法分为两种情况：等速外推（支线外推）和 加速外推（曲线外推） 。 2. 空气质点的个别变化在运动坐标系中可展开为：
d (V C ) ，其中 dt t
天气预报的基本思路和步骤(天气
要素预报结论(预报内容)写法示例
18-06时:
8-10Ac
4000-5000m 1h 8-10 Sc 1000-
1500m 4h 8- 10 Sc 600-1000m/ 6-9 Fn 200300m SW 1-3 m/s 22h 0-2m/s >10Km 1h 6-10 Km 下半夜有小雨 Tmin: 18º C
要素预报结论（预报内容）
项 目 ：云 （ 量、 状 、高 ） 、风 （ 风向 、 风
速）、能见度、Tmax、Tmin及天气现象的预 报 结 论 ， 按 规 定 预 报 用 语 书 写 。 时 段 ： 若 作 某 地 24 小 时 预 报 ， 按 规 定 分 18~06 ， 06~18 时或 20~08 ， 08~20 时两个时 段分别填写。
垂直于锋的风分量越大,锋移动越快。
(7)统计规律及指标的应用：
一般随季节、地区不同而异。
(8)高压轴向： (9)卫星云图、天气实况演变： (10)数值预报结果：
要素预报理由
从各气象要素形成的条件和影响因子入手，进行 分析
1、云和降水 (1)垂直运动条件：
a.分析空中槽、切变线、锋、低值系统等影响系 统的情况；
一点说明： 只要能将预报结果按规定准确表达出来，写法 可以是各种各样的，没有统一规定一定要怎样写。 但由于填写预报单的目的、作用不同，在写法 上应有所区别：
日常服务——主要写明要素预报结论，通常不写预报理由。 天气日志——除要素预报结论外，还要有简单的理由（主 要是写结论性理由），便于以后作预报检查、天气小结等。 考核——要素、形势预报的结论和理由均要写，且预报理 由应比较充分，使考核者能从中了解你的预报思路和分析 问题的能力。 考核时，因为一次预报的准确性具有偶然性，故不能单纯 用要素预报准确情况来定成绩。一般具体要素预报得分比 重在50%以下，理由分析占一半或一半以上（即使预报有 出入，但理由分析充分、合理、没有矛盾，也可得分）。 当然理由与要素预报结论有联系，理由充分、合理，一般 预报结论也较准确。