水文气象在防汛抗旱中的应用周国良课件

水文气象在防汛抗旱中的应用水利部水文情报预报中心周国良(扬州大学，2012年4月16日)水文气象在防汛抗旱中的应用水利部水文情报预报中心周国良提纲引言一、气象学科简介二、气象观测系统三、气候形成与中国气候特点四、降水与天气系统五、业务系统与数值天气预报简介提纲引言

引言

——水文气象在防汛工作中的作用国家防总会商常规内容：雨情、水情、工情、旱情、人情——信息调度、指示（批示）、宣传水文气象：最先汇报，必不可少引言

——水文气象在防汛工作中的作用（续）水文气象汇报：过去降雨、未来降雨预测及依据、台风活动、历史规律分析、建议未来防汛抗旱的主要关注点业务发展过程：1975年8月淮河暴雨洪水后，原水利电力部反思总结，一是全面开展了暴雨洪水的调查研究，二是加强了水情、气象的业务化监视工作开始组建了水文水利调度中心，设立气象业务部门，1994年并入水利部水利信息中心。1998年大水后重新设立水利部水文局目前，除部水文局外，流域机构设有水文气象建制或配备人员（含丹江口等大型水利水电工程）2011年5月水利部水文情报预报中心成立，下设3个处（水情2、气象1）（续）水文气象汇报：一、气象学科简介气象——大气中的物理与化学现象大气科学——关于大气及其运动规律的科学地球系统——大气圈、水圈、岩石圈、冰雪圈、生物圈与水文、地质、地理等同属地学（地球科学）一、气象学科简介气象——大气中的物理与化学现象大气运动特点流体——流动性和不可压缩性准地转——风向与等压（高）线平行（高层明显）准水平运动——水平比垂直速度高两个数量级大气运动特点流体——流动性和不可压缩性水汽与降水水汽压与饱和水汽压：饱和水汽压随温度升高而升高——汛期温度高，降雨强度大凝结与云云分类与降水现象——对流云、层云主要降水系统：气旋（台风）、锋面、槽、切变（线）、急流、低压水汽与降水水汽压与饱和水汽压：（续）降水——水汽凝结成云滴，云滴碰撞增大而脱离云层，降落至地面，包括降雨、降雪、冰雹等降雨形成的重要条件——水汽、上升运动动力抬升热力抬升地形抬升（续）降水——水汽凝结成云滴，云滴碰撞增大而脱离云层，降落至气象预报发展阶段：看云——早期资料奇缺——只看局地云况天气图——传统工具数值天气预报（现代）

——数值模式结果加人工智能修正气象预报发展阶段：二、气象观测系统1.地面常规观测——人工气象站：4或8次/天常规观测，全国2400多站——要素包括降水量、蒸发量、湿度、气温、风速、风向、气压、地温、能见度、天气现象等——自动气象站：目前，全国约30000站特点：空间密度大，时间间隔小二、气象观测系统1.地面常规观测（续1）2.高空探测——全国120站，每天2次；覆盖全球——探测高空气温、风向、风速、湿度——从地面一直探测到平流层，至少10多公里（续1）2.高空探测(续2)3.气象卫星——极轨、静止、其它卫星：静止与极轨云图：红外与可见光常见：静止卫星红外云图(续2)3.气象卫星卫星：静止与极轨常见：静止卫星红外云图（续3）4.雷达——探测半径230km（150km）——规划全国将建设超过200部多普勒雷达5.海洋浮标——类似地面观测（续3）4.雷达——探测半径230km（150km）三、气候形成与中国气候的特点（一）气候的形成

1.辐射——温度、降水随纬度递减（一级近似）

2.地球自转——三圈环流（经向垂直环流）

（二级近似）

举例：副高的形成及地球沙漠带

三、气候形成与中国气候的特点（一）气候的形成

1.辐射——温3.海陆分布——纬向差异（三级近似）——欧洲西岸比俄罗斯东岸同纬度冬季温度高20度温度对辐射的滞后——气温、海温3.海陆分布——纬向差异（三级近似）温度对辐射的滞后——气温（续）4.大地形影响——（四级近似）

如亚洲的青藏高原、美洲的落矶山脉5.Walker环流与厄尔尼诺现象（五级近似）

纬向垂直环流赤道东太平洋海温显著升高（续）4.大地形影响——（四级近似）（二）中国气候主要特点季风气候——降水量季节分布差异悬殊（汛期、非汛期）——我国大部地区是，但新疆例外大陆性气候——气温年较差在同纬度最大（除沙漠）类型多样——赤道、热带、温带、寒带；高原、沙漠、丘陵（二）中国气候主要特点季风气候——降水量季节分布差异悬殊（汛要素特点气温自南向北递减——冬季南北差异最大年降水量大体上自南向北、自东向西递减降雨量年际差异大，旱涝频繁；暴雨强度大湿度与降水量基本一致，自东南向西北递减要素特点气温自南向北递减——冬季南北差异最大我国降水时空分布特征年降水量全国平均648mm400毫米:漠河-张家口-兰州-拉萨800毫米:淮河---秦岭长江流域:1000—1500mm东南和华南大部:1500—2000mm华南及藏东南边境:>2000mm最多:台湾4000mm、藏东南最少:柴达木、塔里木、吐鲁番盆地20mm以下，如新疆南疆我国降水时空分布特征年降水量全国平均648mm我国主雨带活动规律

4月—6月上旬：华南和江南南部

6月上中旬：长江流域

7月上旬：淮河流域盛夏：华北和东北北抬较慢南撤较快我国主雨带活动规律4月—6月上旬：华南和江四、降水与天气系统四、降水与天气系统天气系统副高的形成——前述“三圈环流”西北太平洋副高的活动特点——我国主雨带台风活动及与副高的关系（强度、移速）西风带槽、脊（低）槽（高）脊天气系统副高的形成——前述“三圈环流”（低）槽（高）脊1、干旱——天气层面干旱的成因：（1）西风带冷空气不活跃，（2）大陆高压控制；（3）冬季积雪偏少，融雪径流量小2、洪水暴雨：盛夏短历时强降雨——参考雨量数值预报融雪：冬半年高原降雪形成积雪，遇盛夏突发高温——参考500hPa高空场（探空站）温度、温度数值预报冰湖溃决：西藏厅、防办近年关注多洪旱与气象的联系1、干旱——天气层面洪旱与气象的联系五、业务系统与数值天气预报简介内网1/五、业务系统与数值天气预报简介内网http://10气象传真产品日本：（1）台风、副高、降水、流线预报（2）中长期预报信息：海洋等欧洲：500hPa形势预报——副高、经/纬向环流中国：（T639/T213——另有显示方式）格点化降水预报“天眼”业务系统简介气象传真产品日本：（1）台风、副高、降水、流线预报“天眼”业目前业务常用的有：欧洲中心——高空形势预报日本——降雨量预报中国——全部要素数值天气预报简介10月12日20时例：欧洲中心500hPa形势预报图副高目前业务常用的有：数值天气预报简介10月12日20时例：欧洲数值产品现状与评价欧洲中心的高空形势预报——7-8天；较准确日本气象厅的降雨量预报——6天；前4天较准中国气象局的降雨量预报——4-5天可用；准确率略次于日本的同类产品以上是对汛期而言的。数值产品现状与评价欧洲中心的高空形势预报——7-8天；较准确气象学基本方程最基本的是三类：（1）连续方程——流体力学（2）运动方程——运动力学（3）热力方程——热力学其它（描述土壤等边界层的）气象学基本方程最基本的是三类：求解问题复杂的偏微分方程组——没有解析解——解的存在性、唯一性（或解的个数）目前在理论上都没有解决天气学处理：比较量级，简化方程求解——数值解的稳定性与算法设计有关求解问题复杂的偏微分方程组若干理论问题边界条件计算时间与空间步长集合预报——概率论预报产品的有效时效全球模式与区域模式四维同化技术初始场降雨量数值天气预报，为延长洪水预见期带来曙光！若干理论问题边界条件全球模式与区域模式降雨量数值天气预报，为混沌现象与预报准确率公认大气中存在混沌现象预报准确率的提高不以100%为渐近线数值解永远有出错的可能——不是误差目前数值扰动试验：降水场可能是双解单站降水预报的评估：空报率与漏报率预报时效：超短时、短时、短期、中期、长期、气候混沌现象与预报准确率公认大气中存在混沌现象相关公共网址日本气象厅：http://tenki.jp/typhoon/

台风预报香港天文台：.hk/wxinfo/currwx/tc_posc.htm中国中央气象台：/台湾气象局：.tw/欧洲预报中心：/products/forecasts/d/charts/medium/天气在线：/China.htm个人联系邮址：glzhou@

周国良相关公共网址日本气象厅：http://tenki.jp/ty谢谢！错误之处欢迎批评指正！谢谢！错误之处欢迎批评指正！水文气象在防汛抗旱中的应用水利部水文情报预报中心周国良(扬州大学，2012年4月16日)水文气象在防汛抗旱中的应用水利部水文情报预报中心周国良提纲引言一、气象学科简介二、气象观测系统三、气候形成与中国气候特点四、降水与天气系统五、业务系统与数值天气预报简介提纲引言

引言

——水文气象在防汛工作中的作用国家防总会商常规内容：雨情、水情、工情、旱情、人情——信息调度、指示（批示）、宣传水文气象：最先汇报，必不可少引言

——水文气象在防汛工作中的作用（续）水文气象汇报：过去降雨、未来降雨预测及依据、台风活动、历史规律分析、建议未来防汛抗旱的主要关注点业务发展过程：1975年8月淮河暴雨洪水后，原水利电力部反思总结，一是全面开展了暴雨洪水的调查研究，二是加强了水情、气象的业务化监视工作开始组建了水文水利调度中心，设立气象业务部门，1994年并入水利部水利信息中心。1998年大水后重新设立水利部水文局目前，除部水文局外，流域机构设有水文气象建制或配备人员（含丹江口等大型水利水电工程）2011年5月水利部水文情报预报中心成立，下设3个处（水情2、气象1）（续）水文气象汇报：一、气象学科简介气象——大气中的物理与化学现象大气科学——关于大气及其运动规律的科学地球系统——大气圈、水圈、岩石圈、冰雪圈、生物圈与水文、地质、地理等同属地学（地球科学）一、气象学科简介气象——大气中的物理与化学现象大气运动特点流体——流动性和不可压缩性准地转——风向与等压（高）线平行（高层明显）准水平运动——水平比垂直速度高两个数量级大气运动特点流体——流动性和不可压缩性水汽与降水水汽压与饱和水汽压：饱和水汽压随温度升高而升高——汛期温度高，降雨强度大凝结与云云分类与降水现象——对流云、层云主要降水系统：气旋（台风）、锋面、槽、切变（线）、急流、低压水汽与降水水汽压与饱和水汽压：（续）降水——水汽凝结成云滴，云滴碰撞增大而脱离云层，降落至地面，包括降雨、降雪、冰雹等降雨形成的重要条件——水汽、上升运动动力抬升热力抬升地形抬升（续）降水——水汽凝结成云滴，云滴碰撞增大而脱离云层，降落至气象预报发展阶段：看云——早期资料奇缺——只看局地云况天气图——传统工具数值天气预报（现代）

——数值模式结果加人工智能修正气象预报发展阶段：二、气象观测系统1.地面常规观测——人工气象站：4或8次/天常规观测，全国2400多站——要素包括降水量、蒸发量、湿度、气温、风速、风向、气压、地温、能见度、天气现象等——自动气象站：目前，全国约30000站特点：空间密度大，时间间隔小二、气象观测系统1.地面常规观测（续1）2.高空探测——全国120站，每天2次；覆盖全球——探测高空气温、风向、风速、湿度——从地面一直探测到平流层，至少10多公里（续1）2.高空探测(续2)3.气象卫星——极轨、静止、其它卫星：静止与极轨云图：红外与可见光常见：静止卫星红外云图(续2)3.气象卫星卫星：静止与极轨常见：静止卫星红外云图（续3）4.雷达——探测半径230km（150km）——规划全国将建设超过200部多普勒雷达5.海洋浮标——类似地面观测（续3）4.雷达——探测半径230km（150km）三、气候形成与中国气候的特点（一）气候的形成

1.辐射——温度、降水随纬度递减（一级近似）

2.地球自转——三圈环流（经向垂直环流）

（二级近似）

举例：副高的形成及地球沙漠带

三、气候形成与中国气候的特点（一）气候的形成

1.辐射——温3.海陆分布——纬向差异（三级近似）——欧洲西岸比俄罗斯东岸同纬度冬季温度高20度温度对辐射的滞后——气温、海温3.海陆分布——纬向差异（三级近似）温度对辐射的滞后——气温（续）4.大地形影响——（四级近似）

如亚洲的青藏高原、美洲的落矶山脉5.Walker环流与厄尔尼诺现象（五级近似）

纬向垂直环流赤道东太平洋海温显著升高（续）4.大地形影响——（四级近似）（二）中国气候主要特点季风气候——降水量季节分布差异悬殊（汛期、非汛期）——我国大部地区是，但新疆例外大陆性气候——气温年较差在同纬度最大（除沙漠）类型多样——赤道、热带、温带、寒带；高原、沙漠、丘陵（二）中国气候主要特点季风气候——降水量季节分布差异悬殊（汛要素特点气温自南向北递减——冬季南北差异最大年降水量大体上自南向北、自东向西递减降雨量年际差异大，旱涝频繁；暴雨强度大湿度与降水量基本一致，自东南向西北递减要素特点气温自南向北递减——冬季南北差异最大我国降水时空分布特征年降水量全国平均648mm400毫米:漠河-张家口-兰州-拉萨800毫米:淮河---秦岭长江流域:1000—1500mm东南和华南大部:1500—2000mm华南及藏东南边境:>2000mm最多:台湾4000mm、藏东南最少:柴达木、塔里木、吐鲁番盆地20mm以下，如新疆南疆我国降水时空分布特征年降水量全国平均648mm我国主雨带活动规律

4月—6月上旬：华南和江南南部

6月上中旬：长江流域

7月上旬：淮河流域盛夏：华北和东北北抬较慢南撤较快我国主雨带活动规律4月—6月上旬：华南和江四、降水与天气系统四、降水与天气系统天气系统副高的形成——前述“三圈环流”西北太平洋副高的活动特点——我国主雨带台风活动及与副高的关系（强度、移速）西风带槽、脊（低）槽（高）脊天气系统副高的形成——前述“三圈环流”（低）槽（高）脊1、干旱——天气层面干旱的成因：（1）西风带冷空气不活跃，（2）大陆高压控制；（3）冬季积雪偏少，融雪径流量小2、洪水暴雨：盛夏短历时强降雨——参考雨量数值预报融雪：冬半年高原降雪形成积雪，遇盛夏突发高温——参考500hPa高空场（探空站）温度、温度数值预报冰湖溃决：西藏厅、防办近年关注多洪旱与气象的联系1、干旱——天气层面洪旱与气象的联系五、业务系统与数值天气预报简介内网1/五、业务系统与数值天气预报简介内网http://10气象传真产品日本：（1）台风、副高、降水、流线预报（2）中长期预报信息：海洋等欧洲：500hPa形势预报——副高、经/纬向环流中国：（T639/T213——另有显示方式）格点化降水预报“天眼”业务系统简介气象传真产品日本：（1）台风、副高、降水、流线预报“天眼”业目前业务常用的有：欧洲中心——高空形势预报日本——降雨量预报中国——全部要素数值天气预报简介10月12日20时例：欧洲中心500hPa形势预报图副高目前业务常用的有：数值天气预报简介10月12日20时例：欧洲数值产品现状与评价欧洲中心的高空形势预报——7-8天；较准