天气学原理第八章天气形势和气象要素预报

• 天气预报实际上分为两个步骤：
第一步是天气形势预报，预报各种天气系统的 生消、移动和强度的变化，它是气象要素预 报的基础。
第二步是气象要素和天气现象预报，是对气温、 湿度、风、云、降水和其它天气现象变化的 预报。
§8.1 天气形势预报的基本方法
• 天气形势预报主要是气压场和流场的预报。
– 气压场和流场相互适应而接近于地转平衡
0,
x
0 t x
槽、脊线的移动速度为
2
C


t

x




xt
2
x

x

x2
2
C


t

x




xt
2
x

x

x2
•
对槽来说， 2
x 2
0说明槽沿变高梯度方向移动
– 槽前变高＜槽后变高，槽前进
– 槽前变高＞槽后变高，槽后退
• 对脊来说，2 0 说明脊沿变压升度方向移动
x 2 – 脊前变高＞脊后变高，脊前进
– 脊前变高＜脊后变高，脊后退
•
槽脊移动速度与变高梯度成正比，与 强度）成反比。
2
S3=S2+S=S2+(S2-S1)
移动方向： 34=23+(23-12)
强度： P34 - P23= P23 - P12
P4=P3+(P3-P2)+(P3-P2)-(P2-P1)
=995+(-7)+((-7)-(-9))
=990
1011 S1
S2
S3
995
1002
高空槽线外推。因为槽线各段移动速度不同， 可以在槽线上取几个代表性的点。
槽线方向变化
高空槽脊强度外推（从等高线的形状来外推）
选择能表示槽、脊的某条等高线，如540线，追踪 该线与槽、脊的交点，对两交点进行外推。
当槽(脊)过分拉长时，应考虑将有切断低压或闭合 高压出现。
注意
（1）外推法主要用于天气系统呈相对静止状态。 （2）所用资料的时间间隔不宜过长。 （3）气压系统的中心位置和中心数值要尽量准确。 （4）要注意气压日变化的影响。 （5）外推时，还要根据天气系统变化的物理原因以
第八章天气形势和气象要素预报
天气预报
• 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。
常用的天气预报技术方法
• 天气学预报方法 • 统计学预报方法 • 动力学预报方法
• 天气-统计预报方法 • 动力-统计预报方法(MOS法和PP法) • 天气-动力预报方法
• 本节主要讨论利用天气学方法制作天气形 势预报的常用方法。
§8.1.1趋势法
• 根据最近一段时间内天气系统演变的趋势， 预报未来短时间内天气系统强度变化及移 动，这种方法叫做趋势法。
• 趋势法通常分为外推法和运动学方法两种。
1.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。
• 形势预报的两种处理方式：
– 从气压场变化入手，找出气压变化的规律。如：减 压地区可能形成低压或使原有低压加强，即有气旋 发生发展。
– 从流场变化入手，通常得用涡度方程进行分析。如： 正涡度增加地区，有气旋的发生发展；负涡度增加 地区，则可能有反气旋的发生发展。
• 形势预报的方法可分为两大类:
– 数值预报方法， – 天气学方法。
• 外推法又可分为两种情况：
一种是系统的移动速度或强度变化基本上不随时 间而改变，按这种规律外推，叫做直线外推， 也称为等速外推。
另一种是当系统的移动速度或强度变化接近 “等 加速”状态时，外推时要考虑它们的 “加速” 情况，按这种规律外推，叫做曲线外推。
• 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。
天气预报的种类
• 按预报时效:
– 临近预报(0-2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:
– 日常天气预报 – 专业天气预报(如航空天气预报);
• 按预报范围
– 区域预报 – 站点预报等。
• 一个地区的天气变化主要由天气系统变 化所决定。
• 直线外推时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。
直线外推
移动距离：S2=S1
移动方向：不变
强度：P＋P＝P2+(P2-P1)
1008)
=1006+(1006-
=1004
曲线外推
移动距离：S3-S2=S2-S1，
取x轴与C的方向一致，则
F F C F t t x
在气压系统上取一些特性点和特性线，使得
在这些点和线上有F/t=0，于是，这些点
和线的移动速度为
C F F t x
(i)等压线移动的预报
• 使运动坐标系随等压线p一起移动，若等压线的 移动方向为法线方向，则取x轴与等压线的法线 方向一致。这样，等压线p的移动速度为
x 2
（槽脊
(iii)高、低压中心移动的预报
在低压中，可设有2条相互垂直的线，分别与x轴和y 轴重合，
2 p
Cx


xt 2 p
,
x 2
2 p
Cy


yt 2 p
y 2
低压中心的移动速度C可看成两线移动的矢wk.baidu.com和。
C
Cx i
Cy j
及周围天气系统和地形的影响，考虑系统的变化。
2.运动学方法
• 利用气压系统过去移动和强度变化所造成 的变高（或变压）的分布特点，通过运动 学公式导出的一系列定性预报规则，来预 报系统未来的移动速度和强度变化的方法， 叫做运动学方法。
（1）气压系统移动的预报
F F CF t t
C p p t x
• 若某处有正变压，等压线向低压方向移动；若某 处有负变压，等压线向高压方向移动。
• 移动速度与变压成正比，与气压梯度成反比。
(ii)槽、脊线移动的预报
使运动坐标系随槽、脊线一起移动，取x轴 垂直于槽、脊线，并指向气流的下游方向， 和槽、脊线的移动方向基本一致。由于在 槽、脊线上