天氣預(yù)報的發(fā)展歷程課件

1、 報告內(nèi)容前言天氣預(yù)報發(fā)展的萌芽時期地面天氣圖的誕生鋒面、氣旋和氣團(tuán)學(xué)說的提出（挪威學(xué)派誕生）天氣預(yù)報理論和技術(shù)跨越式大發(fā)展階段現(xiàn)代天氣預(yù)報的初始階段綜合應(yīng)用多種氣象信息和先進(jìn)技術(shù)方法的現(xiàn)代天氣集合預(yù)報階段結(jié)語1、前言 （1）天氣預(yù)報與大夫看病相類似； （2）天氣預(yù)報首先是戰(zhàn)爭的需要 舉例：諸葛亮借東風(fēng)； 偷襲珍珠港：等等 （3）天氣預(yù)報發(fā)展的基礎(chǔ)大氣探測技術(shù)數(shù)學(xué)、物理、天氣、動力學(xué)理論的發(fā)展計算理論和技術(shù)的發(fā)展通訊技術(shù)水平的提高2、天氣預(yù)報發(fā)展的萌芽時期 (公元前約350年 -1820年之前)對大氣中各種現(xiàn)象的認(rèn)識是直覺的、經(jīng)驗(yàn)性的；氣象觀測儀器的發(fā)明：16-18世紀(jì)，溫度、氣壓、風(fēng)和濕度等

2、測量儀器的陸續(xù)發(fā)明，如1593年前后伽利略發(fā)明溫度表；1643年托里拆利發(fā)現(xiàn)氣壓表原理；等等。人們僅僅是處于某一點(diǎn)上來感受有大氣運(yùn)動所造成的天氣變化。 3、地面天氣圖的誕生 1820年，在氣壓、溫度、濕度、風(fēng)等氣象要素的測定和氣象觀測站網(wǎng)逐步建立的條件下，布蘭德斯繪制了歷史上第一張?zhí)鞖鈭D（歐洲部分），開創(chuàng)了近代天氣分析和天氣預(yù)報方法，1855年法國人萊伐爾用天氣圖追索克里米亞戰(zhàn)爭時出現(xiàn)的風(fēng)暴，1860年英國人弗茲羅在倫敦用電話收集天氣報告繪成天氣圖，至此地面天氣圖逐步成為天氣預(yù)報的主要工具。3、地面天氣圖的誕生（續(xù)） (1820-第一次世界大戰(zhàn))特點(diǎn)： （1）由感性上升到理性； （2）由定性到

3、定量； （3）空間上由點(diǎn)拓展到面 ； （4）初步展現(xiàn)了各氣象要素（壓、 溫、濕、風(fēng)等）場之間的關(guān)系4、鋒面、氣旋和氣團(tuán)學(xué)說的提出（挪威學(xué)派 誕生）（續(xù)） 大約在皮葉克涅斯的氣旋模式問世的前后，氣象學(xué)進(jìn)入了一個迅速發(fā)展的時期。為航空發(fā)展所促進(jìn)，高層大氣觀測成了日常工作。飛機(jī)本身也提供了在越來越高的高度上測定氣壓、氣溫和濕度的工具。風(fēng)則通過觀測陸地臺站施放的氣球所經(jīng)的路徑來研究。二十世紀(jì)三十年代出現(xiàn)了無線電探空儀，這是一種可以吊在氣象氣球下在上升過程中發(fā)送壓、溫、濕資料的儀器。自四十年代雷達(dá)臻于完善以來，無線電探空氣球一直通過無線電訊號進(jìn)行跟蹤，從而使得風(fēng)的測定即使天空云層密布也可進(jìn)行。 在這個時

4、期，預(yù)報業(yè)務(wù)除了繼續(xù)使用鋒面理論外，還充分使用動力氣象學(xué)理論得到的運(yùn)動方程，結(jié)合高空天氣圖，總結(jié)地方性的天氣預(yù)報經(jīng)驗(yàn)，使預(yù)報水平得到明顯提高。此時，由原始的電子計算機(jī)制作的氣壓預(yù)報圖也開始在業(yè)務(wù)預(yù)報中進(jìn)行試用。 5、天氣預(yù)報理論和技術(shù) 跨越式大發(fā)展階段（續(xù)）Carl-Gustaf Rossby: Long waves in the westerly羅斯貝長波移速公式 天氣預(yù)報中的一個關(guān)鍵問題 槽和脊相間的西風(fēng)帶波動是中緯度最基本的天氣形勢正確地預(yù)報槽脊的位置和強(qiáng)度變化是中緯度天氣預(yù)報的關(guān)鍵 壞天氣好天氣 J. Charney提出了行星波的斜壓不穩(wěn)定理論；提出了大氣運(yùn)動的尺度分析理論；1950

5、第一次成功的數(shù)值天氣預(yù)報 理論： 絕對渦度守恒 方程：正壓無輻散渦度方程 工具：計算機(jī)Early days of NWP葉篤正大氣長波能量頻散理論，為現(xiàn)代大氣長波的預(yù)報提供了理論基礎(chǔ) 中期天氣預(yù)報 上、下游效應(yīng)；長波調(diào)整；上游關(guān)鍵區(qū) 例如 冬季：地中海、歐洲大西洋沿 岸 脊 6、現(xiàn)代天氣預(yù)報的初始階段 ( 1960年以后)現(xiàn)代先進(jìn)計算、探測、遙感手段的綜合應(yīng)用；天氣學(xué)（圖）預(yù)報方法、統(tǒng)計預(yù)報方法和數(shù)值預(yù)報方法的綜合運(yùn)用； 1960年以后，隨著電子計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是雷達(dá)、衛(wèi)星、遙感及其反演技術(shù)的突破性進(jìn)展，使天氣預(yù)報業(yè)務(wù)發(fā)生了巨大的變化。動力數(shù)值預(yù)報技術(shù)和水平得到了巨大的發(fā)展，統(tǒng)計天氣

6、預(yù)報也隨著統(tǒng)計學(xué)的發(fā)展而成為氣象科學(xué)的另一門重要學(xué)科。在這兩者的支持下，業(yè)務(wù)天氣預(yù)報水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍，并逐漸向客觀、定量、長時效發(fā)展。然而，傳統(tǒng)的天氣學(xué)，特別是天氣圖分析方法，在短期天氣預(yù)報方面的作用仍發(fā)揮著重要的作用，特別是在地方性天氣的預(yù)報方面，與動力數(shù)值預(yù)報相結(jié)合，甚至起著舉足輕重的作用，為其他天氣預(yù)報方法所無法取代。 1980年代以后有下列進(jìn)展：歐洲中期數(shù)值預(yù)報中心（ECMWF）的建立2. 美國國家氣象中心（NMC）數(shù)值預(yù)報3. 日本數(shù)值天氣預(yù)報4. 中國A模式、B模式、T63、T106、T213、T639等數(shù)值模式。短期預(yù)報數(shù)值預(yù)報統(tǒng)計經(jīng)驗(yàn)解釋中期預(yù)報數(shù)值預(yù)報超長波分析氣候預(yù)測：概

7、率統(tǒng)計，數(shù)值模式、相似預(yù)報 動力統(tǒng)計預(yù)報 （丑紀(jì)范院士） 長期預(yù)報 C 模式（巢繼平院士）7、綜合應(yīng)用多種氣象信息和先進(jìn) 技術(shù)的現(xiàn)代天氣集合預(yù)報階段9210工程的全面實(shí)施，推動了我國氣象現(xiàn)代化業(yè)務(wù)上了一個新臺階，氣象通信水平和通信能力得到了大幅度提高，各種常規(guī)、非常規(guī)觀測資料的快速采集處理、分析加工制作產(chǎn)品及其高速傳輸成為現(xiàn)實(shí)，為天氣預(yù)報的客觀化、定量化、自動化創(chuàng)造了良好的條件。 主要特點(diǎn)是從傳統(tǒng)的以天氣圖和經(jīng)驗(yàn)分析為主的作業(yè)方式向以數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品為基礎(chǔ)，以人機(jī)交互系統(tǒng)為主要平臺（如MICAPS系統(tǒng) ），綜合應(yīng)用各種氣象信息和各種先進(jìn)技術(shù)方法的現(xiàn)代天氣預(yù)報作業(yè)方式轉(zhuǎn)變。預(yù)報產(chǎn)品也逐步走向定時、定

8、點(diǎn)、定量和可視化。 數(shù)值模式發(fā)展特點(diǎn)： 海洋大氣冰雪陸地耦合模式 區(qū)域中尺度模式，多重嵌套模式、變分辨率模式預(yù)報方法： 集合預(yù)報 ：多初值集合；多模式集合；多物理過程 集合 超級集合預(yù)報：多初值集合多模式集合多物理過程 集合長期預(yù)報： 動力延伸預(yù)報，動力相似預(yù)報7、綜合應(yīng)用多種氣象信息和先進(jìn)技術(shù)方 法的現(xiàn)代天氣集合預(yù)報階段（續(xù)）常規(guī)氣象預(yù)報/警報（溫、壓、濕、風(fēng)、降水等）龍卷沙塵霧冰雹大氣科學(xué)氣溶膠組分污染氣體核/有害污染物環(huán)境科學(xué)與國家環(huán)保總局聯(lián)合漬澇洪水流域面雨量水文學(xué)與水利部聯(lián)合泥石流山體滑坡人體舒適度 健康與衛(wèi)生地質(zhì)學(xué)與國土資源部聯(lián)合未來可以開展的預(yù)報業(yè)務(wù)已經(jīng)開展的預(yù)報業(yè)務(wù)空氣污染感冒

9、指數(shù)臺風(fēng)凍雨農(nóng)業(yè)氣象與生態(tài)糧食安全、生態(tài)城市生態(tài) 綠色生產(chǎn)率 中 央 氣 象 臺短期天氣預(yù)報業(yè)務(wù)流程短期天氣預(yù)報服務(wù)Weather Forecast services決策預(yù)報服務(wù)Service Forecast forDecision Making公眾預(yù)報服務(wù)Services Forecast forThe Public指導(dǎo)預(yù)報服務(wù)Services Forecast forThe Duidance專業(yè)預(yù)報服務(wù)Services Forecast forThe Specialized 其它專項Others森林防火Forest firePrevention重點(diǎn)工程Keyprojects交通服務(wù)Tra

10、nsporta-tion水利服務(wù)WaterConservancy農(nóng)業(yè)服務(wù)Agriculture防災(zāi)減災(zāi)Disasterprevention and Reduction指揮生產(chǎn)ProductionManagement電視服務(wù)TVServices電話服務(wù)TelephoneServices其它服務(wù)Other Techniques電話服務(wù)Telephone Services下發(fā)產(chǎn)品Product天氣會商WeatherDiscuss電臺服務(wù)RadioServices 天氣預(yù)報服務(wù)方式和要求公眾服務(wù)：電視，廣播，電話，報紙，網(wǎng)絡(luò)決策服務(wù)：電話，專題報告，有線傳送專項服務(wù)：電話，專題報告指導(dǎo)預(yù)報：電視，電話

11、，傳真，有線傳輸 衛(wèi)星傳輸，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)服務(wù)要求：準(zhǔn)確，及時，有針對性提高服務(wù)水平關(guān)鍵：職業(yè)道德，服務(wù)意識， 技術(shù)水平，現(xiàn)代化建設(shè)上一班的落區(qū)預(yù)報會 商 結(jié) 論 降水落區(qū)預(yù)報調(diào)出評分站點(diǎn)存盤，下發(fā)天氣實(shí)況衛(wèi)星云圖雷達(dá)圖像EC形勢預(yù)報 T213形勢預(yù)報及物理量場日本形勢預(yù)報德國降水預(yù)報 日本降水預(yù)報 T213降水預(yù)報MOS降水預(yù)報降水落區(qū)預(yù)報流程圖pp06zql MMDDpp12zql MMDDzz20 MMDDpp20 MMDDpplu MMDDqq06zql MMDD1 MMDD2qq12zql MMDDqq20 MMDDqqlu MMDD目的：中央臺自己制作早間和午間城市預(yù)報，生成ci文件；M

12、MDD表示當(dāng)天日期目的：生成fc文件，也包括校對程序。目的：預(yù)報產(chǎn)品分發(fā)（電視、電臺、專業(yè)臺等）。MMDD1表示前一天日期 MMDD2表示當(dāng)天日期gg20dqk MMDDjd36 MMDDjd48 MMDDjd72 MMDDcheck24 MMDDcheck36 MMDDcheck48 MMDDcheck72 MMDDcheck.exe f9MMDD20.036mcMMDD20.048fcMMDD20.0721目的：中央臺制作的客觀要素城市預(yù)報，生成ci和fc文件；目的：上面的程序檢查客觀要素預(yù)報有無漏報或溫度差異過大；右邊的程序檢查地方臺的城市預(yù)報pp06zql MMDDpp12zql MM

13、DDzz20 MMDDpp20 MMDDpplu MMDDqq06zql MMDD1 MMDD2qq12zql MMDDqq20 MMDDqqlu MMDD目的：中央臺自己制作早間和午間城市預(yù)報，生成ci文件；MMDD表示當(dāng)天日期目的：生成fc文件，也包括校對程序。目的：預(yù)報產(chǎn)品分發(fā)（電視、電臺、專業(yè)臺等）。MMDD1表示前一天日期 MMDD2表示當(dāng)天日期gg20dqk MMDDjd36 MMDDjd48 MMDDjd72 MMDDcheck24 MMDDcheck36 MMDDcheck48 MMDDcheck72 MMDDcheck.exeCheckgncheckgw f9MMDD20.0

14、36mcMMDD20.048fcMMDD20.0721目的：中央臺制作的客觀要素城市預(yù)報，生成ci和fc文件；目的：上面的程序檢查客觀要素預(yù)報有無漏報或溫度差異過大；右邊的程序檢查地方臺的城市預(yù)報zjtvdt MMDDwjtvdt MMDD城市天氣預(yù)報業(yè)務(wù)流程國外天氣預(yù)報流程 A:預(yù)報和服務(wù)內(nèi)容 擬寫國外天氣預(yù)報電視稿 制作世界80城市24、48小時天氣預(yù)報 決策服務(wù)、日常用戶服務(wù)及臨時任務(wù)一B:預(yù)報參考工具及資料11、歐洲中心南、北半球：地面氣壓場、500HPA高度場、850HPA溫度預(yù)報場的00、24、48、72小時預(yù)報圖。22、全球地面各時次實(shí)況資料。33、日本、德國24、48、72小時

15、降水預(yù)報資料。44、覆蓋全球五大洲的靜止氣象衛(wèi)星云圖(1) 西太平洋、亞洲東部、澳大利亞地區(qū)云圖(2) 印度洋、歐洲東部、亞洲西部地區(qū)云圖(3) 歐洲、非洲地區(qū)云圖(4) 大西洋、北美洲東部、南美洲地區(qū)云圖(5) 東太平洋、北美洲西部的云圖臺風(fēng)及海洋氣象預(yù)報業(yè)務(wù)流程簡介中央氣象臺CMO/NMC/CMA電視 電臺 傳真 電話專項匯報熱帶氣旋預(yù)報警報業(yè)務(wù)系統(tǒng)定位系統(tǒng)1.衛(wèi)星圖象定位定強(qiáng) (Dvorak技術(shù)) 2.雷達(dá)定位定強(qiáng) 3.地面常規(guī)觀測資料定位定強(qiáng)預(yù)報方法系統(tǒng) 1. 天氣分析方法 2. 統(tǒng)計方法 3. 動力統(tǒng)計方法 4. 數(shù)值預(yù)報方法 5. 綜合預(yù)報方法報紙 政府、防汛抗旱指揮部、水利部、漁

16、業(yè)以及社會廣大民眾等采取措施、防范損失警報和服務(wù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程(東西平均距離+南北平均距離)/2中心強(qiáng)對流密蔽云區(qū)大小強(qiáng)對流密蔽云區(qū)大小數(shù)MICAPS系統(tǒng)TCSHOW系統(tǒng)臺風(fēng)路徑數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品中國T213全球模式路徑預(yù)報中國臺風(fēng)模式路徑預(yù)報日本全球模式路徑預(yù)報日本臺風(fēng)模式路徑預(yù)報英國全球模式路徑預(yù)報中期天氣形勢數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品中國T213全球模式形勢預(yù)報ECMWF全球模式形式預(yù)報日本全球模式形勢預(yù)報德國全球模式形勢預(yù)報中國區(qū)域模式形勢預(yù)報主觀綜合預(yù)報美國(JTWC) 路徑綜合預(yù)報日本(RJTD) 路徑綜合預(yù)報香港(VHHH) 路徑綜合預(yù)報韓國路徑綜合預(yù)報臺灣路徑綜合預(yù)報常規(guī)天氣圖形勢分析500hPa高

17、空分析700hPa高空分析850hPa高空分析200hPa高空分析地面形勢分析1. 未來路徑趨向2. 未來強(qiáng)度趨勢3. 風(fēng)雨影響預(yù)報定位系統(tǒng)衛(wèi)星定位、雷達(dá)定位、微波定位、地面分析警報和服務(wù)系統(tǒng)電視、電臺、電話、傳真、報紙、網(wǎng)絡(luò)、專項服務(wù)最終定位資料產(chǎn)品分發(fā)輔助分析圖表海溫分析高空輻散、低層輻合分析冷空氣活動、歷史路徑高低層風(fēng)垂直切變分析高低層引導(dǎo)氣流分析 環(huán)境氣象預(yù)報業(yè)務(wù)流程介紹Environmental Weather Forecast牛若蕓 紫外線數(shù)值預(yù)報模式Ultra violet numerical prediction實(shí)時觀測資料Observation data城市天氣預(yù)報Urban

18、 weather forecast城市海拔高度、緯度Urban latitude and altitude紫外線預(yù)報流程(Ultra violet forecast flow chart)指導(dǎo)預(yù)報產(chǎn)品Directing forecast省會城市預(yù)報結(jié)果Ultra violet forecast Of province 下發(fā)最終預(yù)報產(chǎn)品Final forecast下發(fā)發(fā)布Issue降雨量觀測rainfall observation降雨量預(yù)報rainfall forecast各站點(diǎn)山地災(zāi)害潛勢預(yù)報結(jié)果index各站點(diǎn)山地災(zāi)害潛勢預(yù)報等級劃分grading經(jīng)會商后完成預(yù)報結(jié)果制作發(fā)布products最新災(zāi)情信息Disaster message地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報流程圖( Geological hazards forecast flow chart)空氣質(zhì)量預(yù)報業(yè)務(wù)流程Air quality monitor and forecast operational flow chart47城市環(huán)保監(jiān)測站Environmental Protection Bureaus of 47 cities47城市氣象臺Meteorological Observatories of 47 cities中央電視臺 CCTV實(shí)時觀測資料Obser