第十九章 天气预报原理和简易方法第一节 天气预报的基本原理一、天气形势与天气1、天气形势与天气的关系天气形势（Synoptic Situation）的定义同一时间众多天气系统分布的概貌，包括高压、低压、锋、热带气旋的位置、强度等的分布状况和大范围环流型（如高空长波槽、脊的分布型式等） 。天气系统是天气现象的制造者和传播者；天气形势决定天气变化。2、天气系统的尺度对流层的中、上部的天气系统以波动为主，大气超长波（如中高纬的西风带和低纬的东风带） ，长波（如西风带上波长为几千公里的波动） ；对流层低层的天气系统以闭合的涡旋为主，如气旋（即低气压） 、反气旋（即高气压）等。大气运动的各种尺度 水平尺度（km） 210 3 2102 2尺度类型 大尺度 中间尺度 中尺度 小尺度温带 超长波、长波 气旋、锋 背风波 雷暴副热带 副热带高压 切变线 飑线、暴雨 龙卷风天气系统热带 热带辐合区、季风 热带气旋、云团 热带风暴、对流群 对流单体时间尺度（h） 10 2 10 1二、天气预报的思路1、天气图是反映天气形势的图，目前仍是天气预报的主要工具。天气图预报方法的主要依据天气形势决定天气变化，天气形势预报是天气预报的基础。早期的天气图预报与预报人员的经验有很大关系，称为主观预报。20 世纪 50 年代以来，数值天气预报得到了迅猛发展，称为客观预报。目前，数值预报的逐日预报上限为 23 周，欧洲中期天气预报中心（ECMWF）用全球谱模式可作出 10 天的逐日全球气压形势预报。在我国，短期预报通常指 13 天的预报，310 天的预报称为中期预报，10 天以上（月、季、年等）的预报称为长期预报，又称气候预报。2、天气预报的实现分为两步：先作出形势预报，然后再给出要素预报。三、船舶补充天气预报的步骤1、定义船舶补充预报又称航线天气预报，是在气象台发布的海洋天气预报基础上，结合船舶接收的气象传真图、本船观测资料、船所在海区的地理条件和航行要求等，补充、订正气象台发布的海洋天气预报，以得到本船前方航线上更准确的天气预报。2、主要步骤：1）收集资料 接收气象传真图。 接收海岸电台发布的海洋天气报告和各广播电台发布的海洋天气预报。 做好本船的气象观测记录。2）分析天气形势3）作出“形势”预报预报本船前方推算航线上将受何天气系统以及天气系统的何部位控制和影响，并考虑该系统的发展演变趋势。4）作出要素预报在预报过程中，应注意船舶和天气系统间的相对运动。四、气压场变化的原因1、空气水平辐散辐合对局地气压的影响对某一地区而言，当总辐散占优势时，气压降低；当总辐合占优势时，气压升高。显然，地面低压要发展，低压上空高层辐散必须大于低层辐合；地面高压要发展，高压上空高层辐合必须大于低层辐散。2、空气垂直运动对局地气压变化的影响3、下垫面加热或冷却作用引起的局地气压变化当气团局地增热时，上层气压比四周地区高，上层空气向四周辐散，下层出现辐合。当上、下层总辐散占优势时，低层气压继续降低。热低压就是这种原因造成的。当气团局地冷却时，上层气压比四周低，上层空气从四周流入，产生辐合，下层出现辐散。当上、下层总辐合占优势时，低层气压继续升高。4、冷暖平流对局地气压变化的影响当某地受冷平流影响时，下层和地面气压升高；当受暖平流影响时，下层和地面气压降低。5、地形影响在地形的迎风坡一侧，常形成地形脊，在背风坡一侧形成地形槽，例如台湾海峡、日本海、东北平原和华北平原等地方常有地形槽出现。综上可见，通常，冷平流和下垫面冷却总是引起下沉运动和上层质量辐合，使上层气压降低而下层气压升高；暖平流和下垫面加热总是引起上升运动和上层质量辐散，使上层气压升高而下层气压降低。第二节 船舶适用的简易天气预报方法一、外推法1、外推法的原理利用天气系统发展在一定时间间隔内具有连贯性和渐近性的特点，将天气系统过去的演变趋势外延到以后一段时间，以推测天气形势的未来变化，这种预报方法称为外推法（Extrapolation） 。外推法适用于各类天气系统的位置、强度和移动路径等的短时间预报，也可用于天气区，如大风区、雾区或降水区等的移动和发展的预报。2、外推法的分类等速外推（直线外推）和变速外推（曲线外推）两种。3、使用外推法应注意的问题在使用外推法时应注意外推时间以 612h 为宜，最好不超过 36h。外推法不能预报出天气系统的新生、消亡、移速和强度发生的突变以及受山脉或岛屿阻挡等情况。在船上用外推法作预报时，还必须考虑船与相关天气系统之间的相对运动。二、相似形势法1、应用范围既可用于形势预报，也可用于单站要素预报。但要注意相似并不是相等，如果能抓住主要的相似特征，预报效果是良好的。2、我国近海几种典型大风形势1）低压大风锋面气旋，低压前部为偏东大风，中部为偏南大风，后部为偏北大风。热带气旋雷暴大风（强烈发展的积雨云）西南倒槽2）冷锋后偏北大风冬半年，当强冷高压过境时，可出现很强的偏北大风，甚至寒潮大风。出现寒潮大风有三种基本形势：小槽发展型（经向型） 、槽脊东移型（纬向型）和横槽型（阻高崩溃型） 。3）高压后部偏南大风（配合形势）“南高北低”型西南大风“东高西低”型东南大风。3、中国近海产生平流雾的几种典型天气形势1）入海气旋或低槽东部的雾（春夏季）2）太平洋副高西伸脊西部的雾（入夏，夏初）3）入海变性冷高压西部的雾（春季）4）准静止锋或冷锋前部的雾三、引导气流法1、 应用范围青年锋面气旋、冷高压等一些浅薄系统，和热带气旋、地面锋线等。北半球，高空槽前的地面低压，受高空槽前 SW 气流的引导，向 NE 方向移动；槽后的地面冷高压，受槽后 NW 气流的引导，向 SE 方向移动。预报热带气旋的移动时，一般用 500hPa 等压面上的气流作为引导气流；预报冷高压的移动，一般用 700hPa 等压面上的气流作为引导气流；地面锋线则常沿 700hPa 或 500hPa 等压面上的气流方向移动，移速与高空气流垂直于锋面的速度分量成比例。2、引导系数地面系统移速与引导气流速度之比，称为引导系数 。地面气压系统的移速为 500hPa 等压面上风速的 5070，为 700hPa 等压面上风速的 85100；地面锋线的移速约为 700hPa 等压面上气流垂直于锋的分速的 80110。 夏季大，冬季小；引导气流速度越小， 越大，反之，引导气流速度越大， 越小。对于锋线而言， 还受引导气流与锋线交角大小的影响。地面气压系统的移向与引导气流方向之间也存在一定偏差，引导气流越强，偏差角度越小。3、应用引导气流法时应注意： 要估计引导气流本身速度和方向可能发生的变化； 遇到地形的阻挡，地面系统可能不按引导气流方向移动； 深厚系统，不能应用引导气流法； 地面系统加深时，引导气流法不适用； 引导气流速度小于 6m/s 时，也不适用。四、雷达回波的应用简介降水回波可分为层状云降水、积状云降水、混合型降水和雪的回波。层状云降水在雷达上显出的回波，一般范围较大，边缘模糊不清晰，结构比较均匀，有时呈大的片状或丝条状，回波区内无明显块状结构。在距离高度显示器（RHI）上，层状云降水回波顶一般发展得不高，约 56km，回波顶比较平坦，没有明显的泡体结构。积状云降水回波通常由许多分散的回波单体组成。单体的结构密实，边界清楚，棱角分明，回波强度较强。在 RHI 上，积状云降水回波单体常呈柱状，一些发展强烈的单体，回波顶部常呈砧状或花椰菜状结构。因为雷暴、冰雹、龙卷等剧烈天气现象都出现在积状云降水的情况下，所以对积状云降水回波的观测应特别重视。第三节 天气系统的常用预报规则一、高空槽（脊）的常用预报规则1、温度平流法当温度槽（脊）落后于高度槽（脊） ，高度槽（脊）线附近及槽（脊）后有明显的冷（暖）平流时，该槽（脊）将加深（强） 。当温度槽（脊）超前于高度槽（脊） ，高度槽（脊）线附近及槽（脊）后出现明显的暖（冷）平流时，该槽（脊）将减弱。当温度槽（脊）与高度槽（脊）重合时，冷（暖）平流微弱，则槽（脊）未来强度变化不大，基本稳定少动。2、涡度平流法1）在对称性的槽（脊）中，若槽（脊）前疏散，槽（脊）后汇合，则该槽（脊）将迅速移动；若槽（脊）前汇合，槽（脊）后疏散，则该槽（脊）将缓慢移动。该类槽（脊）不发展。2）在非对称性的槽（脊）中，疏散的槽（脊）将加深（加强） ，汇合的槽（脊）将填塞（减弱） 。3、上游地区槽、脊发展（减弱） ，会影响下游地区槽的发展（减弱） 。4、 短波槽叠加于长波系统上移动，西风风速大的浅槽移动快，西风风速小的浅槽移动慢。5、西风带小槽移近副热带高压时，常会受阻减弱或沿副高北缘滑动。