天气预报的发展历程概要

1、 报告内容报告内容 1.2.3.4.5.6.7.8.前言前言 天气预报发展的萌芽时期天气预报发展的萌芽时期 地面天气图的诞生地面天气图的诞生 锋面、气旋和气团学说的提出（挪锋面、气旋和气团学说的提出（挪威学派诞生）威学派诞生） 天气预报理论和技术跨越式大发展天气预报理论和技术跨越式大发展阶段阶段 现代天气预报的初始阶段现代天气预报的初始阶段 综合应用多种气象信息和先进技术综合应用多种气象信息和先进技术方法的现代天气集合预报阶段方法的现代天气集合预报阶段 结语结语 1、前言、前言 （1）天气预报与大夫看病相类似；）天气预报与大夫看病相类似； （2）天气预报首先是战争的需要）天气预报首先是战争的需

2、要 举例：诸葛亮借东风；举例：诸葛亮借东风； 偷袭珍珠港：等等偷袭珍珠港：等等 （3）天气预报发展的基础）天气预报发展的基础 大气探测技术大气探测技术 数学、物理、天气、数学、物理、天气、动力学理论的发展动力学理论的发展 计算理论和计算理论和技术的发展技术的发展 通讯技术水通讯技术水平的提高平的提高 2、天气预报发展的萌芽时期、天气预报发展的萌芽时期 (公元前约350年 -1820年之前年之前) ?对大气中各种现象的认识是直觉的、经验性的；对大气中各种现象的认识是直觉的、经验性的； 气象观测仪器的发明：气象观测仪器的发明： 16-18世纪，温度、气压、世纪，温度、气压、风和湿度等测量仪器的陆续

3、发明，如风和湿度等测量仪器的陆续发明，如 1593年前年前后伽利略发明温度表；后伽利略发明温度表； 1643年托里拆利发现气年托里拆利发现气压表原理；等等。压表原理；等等。 人们仅仅是处于某一点上来感受有大气运动所造人们仅仅是处于某一点上来感受有大气运动所造成的天气变化。成的天气变化。 ? 3、地面天气图的诞生、地面天气图的诞生 1820年，在气压、温度、湿度、风等气象要素的测定和气象观测站网逐步建立的条件下， 布布兰德斯兰德斯绘制了历史上第一张天气图（欧洲部分），开创了近代天气分析和天气预报方法， 1855年法国人莱伐尔用天气图追索克里米亚战争时出现的风暴，1860年英国人弗兹罗在伦敦用电话

4、收集天气报告绘成天气图，至此地面天气图逐步成为天气预报的主要工具。 3、地面天气图的诞生（续）、地面天气图的诞生（续） (1820-第一次世界大战) ?特点：特点： （1）由感性上升到理性；）由感性上升到理性； （2）由定性到定量；）由定性到定量； （3）空间上由点拓展到面）空间上由点拓展到面 ； （4）初步展现了各气象要素（压、）初步展现了各气象要素（压、 温、湿、风等）场之间的关系温、湿、风等）场之间的关系 4、锋面、气旋和气团学说、锋面、气旋和气团学说 的提出（挪威学派的提出（挪威学派 诞生）诞生） ? 1920年前后（年前后（从第一次世界大战后到第二次世界大战前），气象学家皮耶克尼斯，

5、索尔气象学家皮耶克尼斯，索尔贝格和伯杰龙等提出的锋面、气旋和气团贝格和伯杰龙等提出的锋面、气旋和气团学说，为天气分析和预报学说，为天气分析和预报12天以后的天天以后的天气变化奠定了理论基础。至此，以气变化奠定了理论基础。至此，以 V. Bjerknes为代表的挪威学派形成。为代表的挪威学派形成。 ? V. Bjerknes 主要预报方法主要预报方法 天气图预报员经验天气图预报员经验=外推预报外推预报 通过分析地面天气图，发现了与天气关系密切的气压通过分析地面天气图，发现了与天气关系密切的气压特征型：锋面、气旋、反气旋、锋面气旋等，据此作特征型：锋面、气旋、反气旋、锋面气旋等，据此作出外推预报。

6、出外推预报。 4、锋面、气旋和气团学说、锋面、气旋和气团学说 的提出（挪威学派的提出（挪威学派 诞生）（续）诞生）（续） ? 大约在皮叶克涅斯的气旋模式问世的前后，气象学大约在皮叶克涅斯的气旋模式问世的前后，气象学进入了一个迅速发展的时期。为航空发展所促进，高进入了一个迅速发展的时期。为航空发展所促进，高层大气观测成了日常工作。飞机本身也提供了在越来层大气观测成了日常工作。飞机本身也提供了在越来越高的高度上测定气压、气温和湿度的工具。风则通越高的高度上测定气压、气温和湿度的工具。风则通过观测陆地台站施放的气球所经的路径来研究。二十过观测陆地台站施放的气球所经的路径来研究。二十世纪三世纪三 十年

7、代出现了无线电探空仪，这是一种可以吊在气象十年代出现了无线电探空仪，这是一种可以吊在气象气球下在上升过程中发送压、温、湿资料的仪器。自气球下在上升过程中发送压、温、湿资料的仪器。自四十年代雷达臻于完善以来，无线电探空气球一直通四十年代雷达臻于完善以来，无线电探空气球一直通过无线电讯号进行跟踪，从而使得风的测定即使天空过无线电讯号进行跟踪，从而使得风的测定即使天空云层密布也可进行。云层密布也可进行。 5、天气预报理论和技术、天气预报理论和技术 跨越式大发展阶段跨越式大发展阶段 ?高空气象观测得到迅速发展高空气象观测得到迅速发展 ，天气分析从二，天气分析从二维扩展为三维维扩展为三维 ； 四十年代初

8、芝加哥学派的形成，罗斯贝长波理四十年代初芝加哥学派的形成，罗斯贝长波理论、大气环流理论（三圈环流）的提出；使得论、大气环流理论（三圈环流）的提出；使得天气学原理日趋完善；天气学原理日趋完善； 动力气象学理论的快速发展，为数值天气预报动力气象学理论的快速发展，为数值天气预报的开展奠定了理论基础；的开展奠定了理论基础； ?数值天气预报的诞生数值天气预报的诞生 ，1950年年 5、天气预报理论和技术、天气预报理论和技术 跨越式大发展阶段（续）跨越式大发展阶段（续） 在这个时期，预报业务除了继续使用锋面在这个时期，预报业务除了继续使用锋面理论外，还充分使用动力气象学理论得到的运理论外，还充分使用动力气

9、象学理论得到的运动方程，结合高空天气图，总结地方性的天气动方程，结合高空天气图，总结地方性的天气预报经验，使预报水平得到明显提高。此时，预报经验，使预报水平得到明显提高。此时，由原始的电子计算机制作的气压预报图也开始由原始的电子计算机制作的气压预报图也开始在业务预报中进行试用。在业务预报中进行试用。 Carl-Gustaf Rossby: Long waves in the westerly 罗斯贝罗斯贝长波移长波移速公式速公式 天气预报中的一个关键问题天气预报中的一个关键问题 ? 槽和脊相间的西风带波动是中纬度最基本的天槽和脊相间的西风带波动是中纬度最基本的天气形势气形势 坏天气坏天气 好天

10、气好天气 ?正确地预报槽脊的位置和强度变化是中纬正确地预报槽脊的位置和强度变化是中纬度天气预报的关键度天气预报的关键 Rossby 波波大气长波理论大气长波理论的创立的创立 基于基于Rossby长波理论的外推预长波理论的外推预报报绝对涡度守恒绝对涡度守恒 外推预报工具：变压图、变高图、外推预报工具：变压图、变高图、锋区、波谱分析图、预报指标锋区、波谱分析图、预报指标. 计算机模式外推：计算机模式外推： Charny 的正压的正压数值模式预报数值模式预报 C. G. Rossby ? 提出了行星波的斜压不稳定理论；提出了行星波的斜压不稳定理论； ? 提出了大气运动的尺度分析理论；提出了大气运动的

11、尺度分析理论； ? 1950 第一次成功的数值天气预报第一次成功的数值天气预报 理论：理论： 绝对涡度守恒绝对涡度守恒 方程：正压无辐散涡度方程方程：正压无辐散涡度方程 工具：计算机工具：计算机 J. Charney Early days of NWP ?开创青藏高原气象学研究开创青藏高原气象学研究 ?创立东亚大气环流和季节突变理论创立东亚大气环流和季节突变理论 ?创立大气长波能量频散理论创立大气长波能量频散理论 ?阻塞高压形成和维持的理论阻塞高压形成和维持的理论 ? 开拓全球变化科学新领域开拓全球变化科学新领域 ?创立大气运动的适应尺度理论创立大气运动的适应尺度理论 ?未来天气气候预测系统的

12、构建未来天气气候预测系统的构建 叶笃正大气长波叶笃正大气长波能量频散理论，能量频散理论，为现代大气长波为现代大气长波的预报提供了理的预报提供了理论基础论基础 中期天气预报中期天气预报 上、下游效应；长波调整；上游关键区上、下游效应；长波调整；上游关键区 例如例如 冬季：地中海、欧洲大西洋沿冬季：地中海、欧洲大西洋沿 岸岸 脊脊 6、现代天气预报的初始阶段、现代天气预报的初始阶段 ( 1960年以后年以后) ?现代先进计算、探测、遥感手段的综合应用； 天气学（图）预报方法、统计预报方法和数值预报方法的综合运用； 1960年以后，随着电子计算机技术的飞速发展，特别是雷达、卫星、遥感及其反演技术的突

13、破性进展，使天气预报业务发生了巨大的变化。动力数值预报技术和水平得到了巨大的发展，统计天气预报也随着统计学的发展而成为气象科学的另一门重要学科。在这两者的支持下，业务天气预报水平发生了质的飞跃，并逐渐向客观、定量、长时效发展。然而，传统的天气学，特别是天气图分析方法，在短期天气预报方面的作用仍发挥着重要的作用，特别是在地方性天气的预报方面，与动力数值预报相结合，甚至起着举足轻重的作用，为其他天气预报方法所无法取代。 1980年代以后有下列进展：年代以后有下列进展： 1. 欧洲中期数值预报中心（欧洲中期数值预报中心（ECMWF）的建立）的建立 2. 美国国家气象中心（美国国家气象中心（NMC）数

14、值预报）数值预报 3. 日本数值天气预报日本数值天气预报 4. 中国中国A模式、模式、B模式、模式、T63、T106、T213、T639等数等数值模式。值模式。 短期预报数值预报统计经验解释短期预报数值预报统计经验解释 中期预报数值预报超长波分析中期预报数值预报超长波分析 气候预测：概率统计，数值模式、相似预报气候预测：概率统计，数值模式、相似预报 动力统计预报动力统计预报 （丑纪范院士）（丑纪范院士） 7、综合应用多种气象信息和先进、综合应用多种气象信息和先进 技术的现代天气集合预报阶段技术的现代天气集合预报阶段 ?92109210工程的全面实施，推动了我国气象现代化业务上了工程的全面实施，

15、推动了我国气象现代化业务上了一个新台阶，气象通信水平和通信能力得到了大幅度提一个新台阶，气象通信水平和通信能力得到了大幅度提高，各种常规、非常规观测资料的快速采集处理、分析高，各种常规、非常规观测资料的快速采集处理、分析加工制作产品及其高速传输成为现实，为天气预报的客加工制作产品及其高速传输成为现实，为天气预报的客观化、定量化、自动化创造了良好的条件。观化、定量化、自动化创造了良好的条件。 主要特点是从传统的以天气图和经验分析为主的作业主要特点是从传统的以天气图和经验分析为主的作业方式向以数值预报产品为基础，以人机交互系统为主要方式向以数值预报产品为基础，以人机交互系统为主要平台（如平台（如M

16、ICAPS系统系统 ），综合应用各种气象信息和各），综合应用各种气象信息和各种先进技术方法的现代天气预报作业方式转变。预报产种先进技术方法的现代天气预报作业方式转变。预报产品也逐步走向定时、定点、定量和可视化。品也逐步走向定时、定点、定量和可视化。 7、综合应用多种气象信息和先进技术方、综合应用多种气象信息和先进技术方 法的现代天气集合预报阶段（续）法的现代天气集合预报阶段（续） 数值模式发展特点：数值模式发展特点： 海洋大气冰雪陆地耦合模式海洋大气冰雪陆地耦合模式 区域中尺度模式，多重嵌套模式、变分辨率模式区域中尺度模式，多重嵌套模式、变分辨率模式 预报方法：预报方法： 集合预报集合预报 ：

17、多初值集合；多模式集合；多物理过程：多初值集合；多模式集合；多物理过程 集合集合 超级集合预报：多初值集合多模式集合多物理过程超级集合预报：多初值集合多模式集合多物理过程 集合集合 长期预报：长期预报： 动力延伸预报，动力相似预报动力延伸预报，动力相似预报 冻雨冻雨 健康与卫生健康与卫生 山体滑坡山体滑坡 泥石流泥石流 台风台风 龙卷龙卷 沙尘沙尘 雾雾 冰雹冰雹 与国土与国土资源部资源部联合联合 常规气象预报常规气象预报/警报警报 （温、压、湿、风、降水等）（温、压、湿、风、降水等） 洪水洪水 渍涝渍涝 流域面雨量流域面雨量 城市生态城市生态 绿色生产率绿色生产率 粮食安全、粮食安全、生态生

18、态 农业气象与生态农业气象与生态 空气污染空气污染 气溶胶组分气溶胶组分 核核/有害污染物有害污染物 污染气体污染气体 与国家环保与国家环保总局联合总局联合 与水利与水利部联合部联合 已经开展的预报业务已经开展的预报业务 未来可以开展的预报业务未来可以开展的预报业务 中中 央央 气气 象象 台台 短短 期期 天天 气气 预预 报报 业业 务务 流流 程程 短期天气预报服务短期天气预报服务 Weather Forecast services 公众预报服务公众预报服务 Services Forecast for The Public 决策预报服务决策预报服务 Service Forecast fo

19、r Decision Making 指导预报服务指导预报服务 Services Forecast for The Duidance 专业预报服务专业预报服务 Services Forecast for The Specialized 防灾减灾防灾减灾 Disaster prevention and Reduction 电视服务电视服务 TV 天气会商天气会商 Weather 农业服务农业服务 Agriculture Services Discuss 指挥生产指挥生产 Production Management 电台服务电台服务 Radio 下发产品下发产品 水利服务水利服务 Water Con

20、servancy Services Product 重点工程重点工程 Key projects 电话服务电话服务 Telephone Services 交通服务交通服务 电话服务电话服务 Telephone Services Transporta- tion 森林防火森林防火 Forest fire Prevention 其它服务其它服务 Other Techniques 其它专项其它专项 Others 天气预报服务方式和要求天气预报服务方式和要求 公众服务：电视，广播，电话，报纸，网络公众服务：电视，广播，电话，报纸，网络 决策服务：电话，专题报告，有线传送决策服务：电话，专题报告，有线传送

21、 专项服务：电话，专题报告专项服务：电话，专题报告 指导预报：电视，电话，传真，有线传输指导预报：电视，电话，传真，有线传输 卫星传输，网络卫星传输，网络 优质服务要求：准确，及时，有针对性优质服务要求：准确，及时，有针对性 提高服务水平关键：职业道德，服务意识，提高服务水平关键：职业道德，服务意识， 技术水平，现代化建设技术水平，现代化建设 降水落区预报流程图降水落区预报流程图 天气实况天气实况 卫星云图卫星云图 雷达图像雷达图像 T213形势预报及物理量形势预报及物理量场场 EC形势预报形势预报 日本形势预报日本形势预报 T213降水预报降水预报 日本降水预报日本降水预报 MOS降水预报降

22、水预报 德国降水预报德国降水预报 上一班的落区预报上一班的落区预报 会会 商商 结结 论论 降水落区预报降水落区预报 调出评分站点调出评分站点 存盘，下发存盘，下发 目的：中央台自己制目的：中央台自己制作作早间和午间城市预早间和午间城市预报，报，生成ci文件； 生成ci文件； 表示当天日期 MMDDMMDD表示当天日期 目的： 生成fcfc文文件目的：生成件，也包括校对，也包括校对程序程序。 。 目的：预报产品分发（电目的：预报产品分发（电视视、电台、专业台等）。、 电 台 、 专MMDD1表示前一天日期 业 台 等 ） 。MMDD1表MMDD2表示当天日期 示 前 一 天 日 期 MMDD2

23、表示当天日期 zjtvdt MMDD wjtvdt MMDD pp06zql MMDD pp06zql MMDD pp12zql MMDD pp12zql MMDD zz20 MMDD pp20 MMDD zz20 MMDD pplu MMDD pp20 MMDD pplu MMDD qq06zql MMDD1 MMDD2 qq06zql MMDD1 MMDD2 qq12zql MMDD qq12zql MMDD qq20 MMDD qqlu MMDD qq20 MMDD qqlu MMDD gg20dqk MMDD gg20dqk MMDD jd36 MMDD jd36 MMDD jd48

24、MMDD jd48 MMDD jd72 MMDD jd72 MMDD f9MMDD20.036 f9MMDD20.036 mcMMDD20.048 mcMMDD20.048 fcMMDD20.0721 fcMMDD20.0721 目的：中央台制作的客目的：中央台制作的客观观要素城市预报，生成要素城市预报，生成ci和fc文件； ci和fc文件； 目的：上面的程序检查目的：上面的程序检查客客观要素预报有无漏报观要素预报有无漏报或温或温度差异过大；右边度差异过大；右边的程序的程序检查地方台的城市预报 检查地方台的城市预报 check24 MMDD check24 MMDD check36 MMDD

25、check36 MMDD check48 MMDD check72 MMDD check48 MMDD check.exe check72 MMDD check.exe Checkgn checkgw 城城 市市 天天 气气 预预 报报 业业 务务 流流 程程 国外天气预报流程 A:预报和服务内容 拟写国外天气预报电视稿 制作世界80城市24、48小时天气预报 决策服务、日常用户服务及临时任务 一B:B:预报参考工具及资料预报参考工具及资料 1111、欧洲中心南、北半球：地面气压场、欧洲中心南、北半球：地面气压场、 500HPA500HPA高度场、高度场、850HPA850HPA温温度预报场的

26、度预报场的0000、2424、4848、7272小时预报图。小时预报图。 2222、全球地面各时次实况资料。、全球地面各时次实况资料。 3333、日本、德国、日本、德国2424、4848、7272小时降水预报资料。小时降水预报资料。 4444、覆盖全球五大洲的静止气象卫星云图、覆盖全球五大洲的静止气象卫星云图 (1) (1) 西太平洋、亚洲东部、澳大利亚地区云图西太平洋、亚洲东部、澳大利亚地区云图 (2) (2) 印度洋、欧洲东部、亚洲西部地区云图印度洋、欧洲东部、亚洲西部地区云图 (3) (3) 欧洲、非洲地区云图欧洲、非洲地区云图 (4) (4) 大西洋、北美洲东部、南美洲地区云图大西洋、

27、北美洲东部、南美洲地区云图 (5) (5) 东太平洋、北美洲西部的云图东太平洋、北美洲西部的云图 台风及海洋气象预报台风及海洋气象预报 业务流程简介业务流程简介 中央气象台中央气象台 CMO/NMC/CMA CMO/NMC/CMA 业务流程业务流程 热带气旋预报警报业务系统热带气旋预报警报业务系统 定位系统定位系统 1.卫星图象定位定强卫星图象定位定强 (Dvorak技术技术) 2.雷达定位定强雷达定位定强 3.地面常规观测资料定位定强地面常规观测资料定位定强 预报方法系统预报方法系统 1. 天气分析方法天气分析方法 2. 统计方法统计方法 3. 动力统计方法动力统计方法 4. 数值预报方法数

28、值预报方法 5. 综合预报方法综合预报方法 警报和服务系统警报和服务系统 电视 电台 报纸 电话 传真 专项汇报 政府、防汛抗旱指挥部、水利部、渔业以及社会广大民众等政府、防汛抗旱指挥部、水利部、渔业以及社会广大民众等 采取措施、防范损失采取措施、防范损失 警报和服务系统警报和服务系统 电视、电台、电话、电视、电台、电话、传真、报纸、网络、传真、报纸、网络、专项服务专项服务 产品分发产品分发 辅助分析图表辅助分析图表 海温分析海温分析 高空辐散、低层辐合分析高空辐散、低层辐合分析 定位系统定位系统 卫星定位、雷达定位、卫星定位、雷达定位、微波定位、地面分析微波定位、地面分析 最终定位资料最终定

29、位资料 高低层风垂直切变分析高低层风垂直切变分析 高低层引导气流分析高低层引导气流分析 冷空气活动、历史路径冷空气活动、历史路径 台风路径数值预报产品台风路径数值预报产品 中国中国T213全球模式路径预报全球模式路径预报 中国台风模式路径预报中国台风模式路径预报 日本全球模式路径预报日本全球模式路径预报 日本台风模式路径预报日本台风模式路径预报 1. 未来路径趋向未来路径趋向 2. 未来强度趋势未来强度趋势 3. 风雨影响预报风雨影响预报 MICAPS系统系统 TCSHOW系统系统 英国全球模式路径预报英国全球模式路径预报 主观综合预报主观综合预报 美国美国(JTWC) 路径综合预报路径综合预

30、报 日本日本(RJTD) 路径综合预报路径综合预报 中期天气形势数值预报产品中期天气形势数值预报产品 中国中国T213全球模式形势预报全球模式形势预报 ECMWF全球模式形式预报全球模式形式预报 常规天气图形势分析常规天气图形势分析 500hPa高空分析高空分析 香港香港(VHHH) 路径综合预报路径综合预报 韩国路径综合预报韩国路径综合预报 台湾路径综合预报台湾路径综合预报 700hPa高空分析高空分析 850hPa高空分析高空分析 200hPa高空分析高空分析 地面形势分析地面形势分析 日本全球模式形势预报日本全球模式形势预报 德国全球模式形势预报德国全球模式形势预报 中国区域模式形势预报

31、中国区域模式形势预报 环境气象预报业务流程介绍 Environmental Weather Forecast 牛若芸 紫外线预报流程(Ultra violet forecast flow chart) 紫外线数值预报模式 Ultra violet numerical prediction 实时观测资料 Observation data 指导预报产品 Directing forecast 下发 城市天气预报 Urban weather forecast 城市海拔高度、纬度 Urban latitude and altitude 省会城市预报结果 Ultra violet forecast Of

32、province 最终预报产品 Final forecast 下发 发布 Issue 地质灾害预报流程图地质灾害预报流程图 降雨量观测降雨量观测 ( Geological hazards forecast ( Geological hazards forecast flow chart)flow chart) rainfall rainfall observationobservation 降雨量预报降雨量预报 最新灾情信息最新灾情信息 rainfall forecastrainfall forecast Disaster message 各站点山地灾害潜势预报结果各站点山地灾害潜势预报结果 index ind