1、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,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
2、变化主要由天气系统变化所决定。 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 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。,
3、形势预报的方法可分为两大类: 数值预报方法， 天气学方法。 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。,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
4、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。 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。,（1）高低压系统的外推,直线外推 移动距离：S2=S1 移动方向：不变 强度：PPP2+(P2-P1)=1006+(1006-1008)=1004,曲线外推 移动距离：S3-S2=S2-S1，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-P
5、1)=995+(-7)+(-7)-(-9)=990,S1,S2,S3,1011,1002,995,（2）高空槽脊的外推,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
6、原因以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,取x轴与C的方向一致，则 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,(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。
7、 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、脊线上槽、脊线的移动速度为,对槽来说， 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， 说明脊沿变压升度方向移动脊前变高脊后变高，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 （槽脊强度）成反比。,(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，低压中心的移动速度C可看成两线移动的矢量和。,对近于圆形的低压，由
8、于将沿变压梯度方向移动；同理，对近于圆形的高压，将沿变压升度方向移动。 椭圆形高压(低压)的移动方向介于变压升度(梯度)与长轴之间，长轴越长，移动方向越接近于长轴。移动速度的大小与变压升度(梯度)成正比，与系统中心强度成反比。,(iv)气压系统强度变化的预报,在高、低压中心，p0同样，在槽(脊)线上，取x轴垂直于槽(脊)线，并指向气流的下游方向，,当低压中心或槽线上出现负变压(正变压)时，低压或槽将加深(填塞); 当高压中心或脊线上出现正变压(负变压)时，高压或脊线将加强(减弱)。,例外,槽线上负变压，脊线上正变压槽脊发展?槽（脊）上变压梯度（升度）为零槽脊发展?不移动？,预报经验,(i)如果
9、气旋中心出现了负变压，这个气旋将要加深；反之，如果出现了正变压，气旋就会填塞。如果反气旋中心出现了正变压，反气旋将要加强；反之，如果出现了负变压，反气旋就会减弱。 (ii)如果零值变压线接近于气旋或反气旋中心，则表示这个气旋或反气旋未来的强度变化不大。如果零值变压线处在气旋或反气旋后部较远的地方，则气旋或反气旋要加强；如果零值变压线处在气旋或反气旋前部较远的地方，则气旋或反气旋将很快减弱。 (iii)如果在低压槽或均压区中，出现了明显的3小时负变压中心(2.0hPa)，则该处可能有高压生成。 (iv)由于锋面气旋常沿暖区等压线方向移动，故暖区中变压不大。如果暖区中出现了较大的负变压，表示气旋将
10、发展；反之，气旋将填塞。,高空系统预报的经验(24小时变高),(1)高压常向正变高中心移动，低压常向负变高中心移动。 (2)槽线前后分别有一负、正变高中心时，这种槽一般移动较快。变高梯度越大，槽移动越快。 (3)当槽(脊)线上出现负(正)变高中心时，则槽(脊)将加强，且移动较慢；反之，槽(脊)将减弱，且移动加快。 (4)当移动缓慢的高压脊西北方出现负变高中心，并不断加强，则此脊将减弱。,注意,当天气系统的移动和强度无突然变化或无天气系统的新生、消亡时，应用上述趋势法的较果较好； 反之，预报往往与实际不相符合。,8.1.2 涡度观点的应用,1. 地面气旋（反气旋）发展方程 2. 平均层涡度方程
11、3. 引导气流原理的应用,1. 地面气旋（反气旋）发展方程,Petterssen发展方程,涡度平流，地面气旋发展 温度平流，地面气旋移动,2. 平均层涡度方程,平均层上的相对涡度平流 热成风涡度平流 地转涡度平流 地形作用,涡度平流,对称槽（脊），涡度平流影响槽（脊）移动。 不对称的槽（脊），涡度平流影响槽（脊）强度。,热成风涡度平流 在温度槽附近，热成风涡度最大， 在温度脊附近，热成风涡度最小。,温度槽落后于高度槽，高度槽将加强。 高度槽落后于温度槽，高度槽将减弱。,3. 引导气流原理的应用,地面高、低压中心的移动速度与系统中心上空平均层上的地转风一致。 实际工作中可利用700hPa或 50
12、0hPa等压面上的地转风加以适当订正以预报地面系统中心的移动，这就是所谓的“引导气流原理”。,地面气压系统中心的移动速度为其上空500hPa风速的0.5-0.7倍，700hPa风速的0.8-1倍。 夏季常用500hPa作引导层，冬季常用700hPa作引导层。,地面气压系统的移动方向与引导气流的方向有一定的偏角，大多数偏于引导气流的左侧，引导气流越大，偏角越小，反之亦然。 在实际应用引导气流规则时，必须充分考虑引导气流本身的特点和变化。 同时还要注意地形的影响。 另外，引导气流对浅薄系统的预报效果较好，当地面系统加深以后，则效果较差。,8.1.3 位涡思想的应用,1.位涡及其分析方法,位涡分析方法: 在等位温面上分析等位涡线，亦称等熵位涡分析（IPV分析）； 在等位涡面上分析等位温线，亦称等位涡位温分析（iso-PV分析）； 分析等位涡面的位势高度，亦称动力对流层顶（dynamic tropopause）分析。 由于PV和在绝热条件下的守恒性，前两种分析方法对于诊断某一时段内大气的运动状况是比较理想的。,
