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天气预报的基本知识

天气预报的基本知识

每天晚上7点30分,央视的天气预报节目备受关注。如今,在高性能计算机、数值天气预报、卫星遥感、多普勒雷达等丰富信息资源和服务产品资源的支持下,近40年的电视天气预报节目种类繁多,覆盖面广。已成为气象信息传播、预警预报发布、气象科普宣传的重要渠道。

天气预报节目的发展

1980年7月7日,中央气象台首次与央视合作,在新闻联播中正式播出天气预报

1983年8月,中央电视台正式播出电视天气预报

1987年1月1日:CCTV-9英语新闻天气预报节目开播

1993年3月1日,中央电视台新闻联播天气预报节目开始主持。赵红艳、宋英杰等迅速成长

1994年:第一个三维动态天气符号、丰富多彩的天气图、卫星云图和城市景观

1994年5月1日:CCTV-44中国新闻天气预报节目开播

2001年4月:新一代数字电视天气预报制作系统建成,制作平台由模拟技术向数字技术转变,达到国内先进水平

2003年3月3日,天气预报时效延长至72小时

2004年:针对重大影响天气,增加了最高气温预报和五天天气预报。

2004年5月3日,新版主持人《英语天气预报》(聘请外国主持人)播出

2005年1月18日,FY-2C气象卫星监测数据首次向公众发布空间天气预警。

2011年1月1日,澳亚卫视《出去看天气》正式播出。澳亚卫视主要覆盖中国港澳和珠三角地区

2014年,全国31个省自治区直辖市气象局天气预报电视节目近500个

2016年:新闻联播后的天气预报结束语变成:“多了解天气,请扫描屏幕上方的二维码”。

如何实现天气预报?

现代天气预报背后有五个技术支持系统。

第一,全球气象观测系统。世界气象组织在全球建立了1万多个地面观测站和1000多个高空探测站。此外,还有无数的自动气象站和气象雷达站,气象卫星日夜不断探测大气变化,发送卫星云图等信息。

二是全球气象通信系统。由世界、地区和国家气象中心组成,负责气象数据的收集和传输。北京是亚洲地区气象中心之一。

第三,计算机和数据处理系统。利用世界上最先进的巨型计算机,分析通信系统收集的地面、高空观测数据、卫星数据和雷达数据,制作各种预测专用图表。

第四,数值预报产品生产系统。国家气象中心生产全球和东亚各种数值预报产品,然后传输到全国各省市气象台。

第五,综合预测生产系统。预测员通过人机交互工作站,阅读大量的图表和预测产品,如高空天气图、地面天气图、降水和温度预测产品以及最新的卫星、雷达图像、天气预测、通过公共媒体发布,是人们看到的“天气预报”。

天气预报的准确性

虽然在预测气压系统的运动速度和方向上有一些误差,但在大多数情况下,它仍然可以告诉人们明天是冷还是暖,是否会下雨。其中一个主要原因是现代天气预报拥有几乎覆盖世界的卫星、雷达和天气观测网络,因此不难看到气旋、反气旋、锋面、台风等气压系统带来天气变化。一般来说,天气系统的生命史为3~5天。通过卫星、雷达和天气图,我们可以看到未来1~2天可能会影响中国的天气系统。同时,大型计算机可以利用数值预测模式预测这些气压系统的发展和变化,因此总体而言,天气预测具有良好的科学和技术基础。

在天气预报理论研究中,这个问题被称为“可预测性”,即天气预报的理论上限。目前,各种研究证明上限约为2~3周。但在目前的技术水平下,它只能持续10天。在10天内,只有前5天~6天才能有足够的准确性,未来几天的预测仅供参考。

虽然我们目前的天气预报准确性比过去大大提高,但大气系统毕竟是一个非常复杂的系统,天气预报不准确仍然是不可避免的。

天气预报的内容和及时性

目前,天气预报包括两部分:天气情况预报和气象因素预报。前者预测天气系统(高压、低压、槽脊、锋面等)的运动、强度变化、生成和消失;后者预测气象因素和天气现象,如温度、气压、湿度、能见度、风、云江水等。两者密切相关。天气情况是预测气象因素的基本依据。

预测时间限制包括短期预测、短期预测、中期预测和长期预测。一般来说,时间限制在几小时内的预测为短期预测,时间限制在1~3天的预测为短期预测,时间限制在3~10天的预测为中期预测,时间限制在10天以上的月度和季度预测为长期预测,有些人将一年以上的预测为超长期预测。预测时间限制越短,预测就越准确。

天气预报方法

目前,气象台使用的天气预报方法一般分为天气图法、数值预报法和数学预报法三类。天气图法和数值预报法主要用于短期预报,近年来也延伸到中期预报的方向。数学统计预报法主要用于长期预报,近年来也发展到短期预报。在实际预报工作中,三种方法相互结合,相互补充。

1.天气图预报法

天气图预报法是最早出现的天气预报法,仍然是大多数气象台采用的主要方法。天气图是以天气图为基本工具的预测方法。天气系统及其结构和天气状况从同一时刻的各层天气图中进行分析,这些天气系统的生成、移动、发展、消亡等变化从前后连贯的几个时刻的天气图中进行判断,以及各种天气系统之间的关系。根据这些分析,利用天气动力学原理预测各天气系统的未来演变,预测天气情况。温度、气压、风、云、降水等气象元素和天气现象的预测是根据天气形势的可能演变趋势进行的。

在天气预报过程中,除了遵循天气分析的原则外,它还与预报员的实践经验有很大关系。因此,天气图预报方法具有一定的主观组成部分,预报的准确性有限,属于半经验预报。在实际工作中经常使用的方法通常是经验方法,如外部推广方法、引导气流方法和历史数据的应用。

(1)外推法。天气形势的发展一般在一定时间内是可持续的。因此,可以将天气系统和前面、气旋、反气旋、高空槽脊的过去演变趋势延伸到未来一段时间,从而猜测天气形势的未来变化。这种方法叫外推法。

外推法可用于天气系统的运动和强度变化。然而,只有当天气系统变化的因素很小时,预测效果才会更好。事实上,天气情况往往会发生很大的变化,特别是当天气系统消失或再生时,使用外推法进行天气预报将失败,因此外推法不能长期预报。

(2)引导气流的应用。地面浅系统(如冷高压、成熟气旋等)的移动方向与高空某一高度的气流方向一致。移动速度与该高度的风速成一定比例。这个高度的气流成为引导气流。地面系统移动速度与上空引导气流速度的比值称为引导系数。

引导气流层的高度一般在700~500hPa之间,中国最好使用500hPa。一般来说,地面系统的中心移动速度是500hPa地面转动速度的0.5~0.7倍。

引导气流方法对浅系统运动有较好的预测效果,加深地面系统后预测效果较差。此时,应使用其他方法进行预测。

此外,在使用这种方法时,必须注意山脉对地面系统运动的阻挡和动力作用,同时也要注意引导气流本身的变化。

(3)历史资料的应用。历史资料的应用一般采用以下三种方法:

A类似的情况法:如果几天前的天气图和天气情况发生了变化,这种方法被称为类似的情况法。然而,在实际的天气情况变化过程中,没有完全相同的变化,所以我们不仅要找出类似的情况,而且要找出不同之处,找出自己的特殊情况,分析其内部和外部原因,并结合预测进行纠正。

B模式方法:对历史上许多相似的天气进行综合分析,总结出几种典型的天气模式。在预测过程中,根据当时的天气情况和天气模式,找出类似的模式,并根据模式的变化规律预测未来天气情况的变化。

C统计方法:利用统计方法统计大量历史气象数据,统计各种天气系统的移动路径、速度、中心强度等基础,供预测参考。目前,统计预报广泛应用于气象台天气预报。

(4)卫星云图的应用。

2.数值预报法

数值预测法是一种基于大气运动的动力学和热力学,采用计算机进行数值计算的预测方法。

目前,数值预报法主要用于天气情况预报。它运用动力学和热力学的基本原理来描述大气运动状态,列出影响大气变化的各种物理过程,特别是主要过程的一组控制方程,然后将初始观测数据和分析结果输入计算机,并根据时间步长反复解决方程组,然后得出等压面高度、温度、湿度和风速矢量的三个重量、V、W的预测值,并在图片上自动填写,成为未来24小时或48小时后的天气状况预报图。数值预测方法最大的优点是客观定量,但大气运动极其复杂。在计算机容量和速度有限的情况下,需要适当简化预测方程组,而简化方程组的预测结果往往与实际情况有一定差距,不可能非常准确地预测,只能反映大规模系统的主要活动和演变,无法预测中小规模系统的活动和一些次要过程。数值预测时间不能延长太长,延续时间越长,预测结果与实际情况的差异越大。

3.数理统计预报法

数学统计预测,简称统计预测,是通过对历史数据的统计分析,找出预测量与已知量的关系,然后总结预测模式,制定定量或定性预测方法。统计预测以概率论为理论基础,将预测对象视为随机现象。因此,统计预测的结论只是在概率上达到一定程度的可信度,并不能保证在任何时候都是这样。它属于非确定性预报,与数值预报法有本质区别。

统计预测成败的关键在于预测因素的选择。一般来说,良好的预测因素不仅与预测量有很高的统计关系,而且在天气学理论上也应该与预测量有明确的物理关系。

统计预测除了预测数据和预测因素数据作为相关系统计外,预测数据还进行了一系列气候统计,包括历史上预测对象的平均值、大值、小值、频率、频率、频率、频率等,了解预测对象的一般可能性。

今年,统计预报法与数值预报法相结合,进行气象元素预报,取得了良好的效果。该方法称为模式输出统计预报,称为MOS方法。

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