大气科学导论要点.doc

第一章 绪论 天气业务是气象业务中最早发展起来的业务，至今仍然是主要的气象业务之一。天气业务起源于19世纪，进入二十世纪七、八十年代，由于数值天气预报投入业务使用，天气业务获得了突飞猛进的发展。 主要内容 第一节 天气业务的内含和方法 1.1天气业务的内含 1.2天气业务方法 第二节 传统天气业务 2.1天气业务的诞生 2.2天气图分析和预报 2.3传统天气业务的理论和方法 第三节 现代天气业务 3.1数值天气预报发展历程 3.2气象要素和灾害性天气的中短期预报 第四节 天气业务的拓宽 4.1气象灾害预报 4.2相关应用气象业务 第一节 天气业务的内含和方法 1.1天气业务的内含 “天气”是由各种气象要素和现象所共同表现的大气状态，它是随时、随地变化的。天气业务是分析气象要素、天气现象及其演变规律，并据此预报未来天气变化的业务。 天气业务按预报对象划分，可以分为气象要素预报、天气现象特别是灾害性天气监测和预报，天气引发的气象灾害预报。 航空气象属于天气业务的范畴，虽然它关注的是机场和航线上上的天气，但是航空气象制作的产品全部属于天气产品。交通气象要制作的产品是公路、黄金水道、轨道交通线上低能见度天气（强降水、雾、沙尘暴）、大风、高温、路面热力状况等的监测和预报，因此属于天气业务。海洋气象中海上风、雾、温度、结冰等都是气象要素或天气现象，因此它们的监测和预报自然属于天气业务，海浪、风暴潮等是水文现象，其监测和预报便不属于天气业务了。水文气象中面（体积）雨量的监测和预报等属于天气业务，流量和水位监测和预报是水文业务。但是，为了完整起见，本书都作了介绍。另外，本书还对环境气象、健康气象、电力和能源气象都作了比较全面的介绍，虽然它们的预报对象不是天气，但是它们都是由气象条件引起的，只要找到相关的临界气象条件（它们都是天气业务中要预报的气象要素和天气现象），就可以制作相关的预报产品了。 天气业务按预报时效划分，又可以分为天气及其引发的灾害的监测、临近预报（0-3小时）、短时预报（3-12小时）、短期预报（1-3天）、中期预报（4-10天）和延伸期预报（11-30天），其中延伸期预报尚未真正形成业务。 按天气业务发展的阶段划分，我们可以将天气业务划分为两个阶段：传统天气业务和现代天气业务，进入现代天气业务的标志是数值天气分析预报产品在天气预报中的广泛应用并成为天气预报的基础。前一阶段开始于十九世纪中叶，第二阶段发达国家大约开始于二十世纪七十年代末八十年代初，我国则开始于上世纪九十年代初。 1.2天气业务方法 天气业务所用的方法主要有天气分析、天气图、数值天气分析和预报以及临近预报方法。 天气分析涉及的面很广，主要有天气图分析、天气雷达资料分析、卫星资料分析、风廓线分析、GPS/MET资料分析、闪电资料分析等。在目前天气业务中，天气分析是一个薄弱环节，预报员过多地依赖数值分析预报产品，忽视了天气图的分析，很多预报员不会定锋面，常常漏分析高空小槽和地面中尺度系统，对天气图上云和天气现象的符号不甚了了，对从稠密自动气象站来的高时空分辨率资料不做必要的中分析，因而在天气业务中常常漏掉了引发灾害性天气的中尺度系统和天气。天气雷达反射率回波不仅强度与灾害性天气紧密相关，而且回波的形状也是不同强对流天气的识别器；多普勒雷达径向风场包含着丰富的识别灾害性天气的信息，例如逆风区是强降水的信号，中气旋是强风的指标等等。可见光、红外和水汽云图配合天气图分析以及物理量的诊断可以提供许多有用的天气诊断和预报的信息。目前我国预报员对天气雷达和卫星资料的分析应用水平不高，影响了我国灾害性天气的监测和临近预报水平的提高。随着我国气象探测系统的发展，新资料不断涌现，分析和应用好这些资料是提高灾害性天气监测率和预报准确率的必由之路。 天气图及其辅助图表以前是现在仍然是天气分析和预报的重要工具，虽然数值天气预报已经成为天气业务的基础，但是目前数值模式对气象要素的预报水平还不高，需要预报员进行订正；目前数值预报直接输出的产品中还没有天气现象特别是没有灾害性天气的预报，更需要预报员去制作这些天气的预报。预报员依靠自身的经验制作灾害性天气预报，一是根据数值预报产品前期的误差对其进行订正，更重要的是应用天气图方法制作预报，数值天气预报的分析场和预报场都是天气图，预报员根据气旋学说、锋面学说、长波理论、不稳定理论、降水学说等天气学知识和各种分析工具，在这些“天气图”上画出灾害性天气的落区，制作灾害性天气预报，因此天气图分析和预报仍然是现代天气业务不可或缺的重要工具。 数值天气分析和预报包括分析和预报两个部分。数值天气分析就是要得到一个接近真实的初始场，这是近十年来各国提高数值天气预报水平的关键，数值天气分析包括观测资料的质量控制和资料同化，我国已经建立三维变分同化