气象局气象科普宣传手册

气象局气象科普宣传手册TOC\o"1-2"\h\u12048第1章气象学基础知识 219791.1气象学定义及发展历程 247911.2气象学的主要分支 2303301.3气象观测与预报的重要性 212792第2章大气结构与组成 3113562.1大气层的划分 3212592.2大气成分及其作用 320772.3大气物理特性 428024第3章气压与风 4286413.1气压的概念与测量 4206513.2气压分布与变化 4143203.3风的形成与分类 5246193.4风对天气的影响 57307第4章温度与湿度 568194.1温度的度量与分布 5203164.2温度变化对天气的影响 625914.3湿度的概念与测量 6238694.4湿度对天气的影响 628449第5章降水与云 760005.1降水的形成与分类 7177915.2降水量的度量与分布 7172915.3云的分类与特征 7310255.4云对天气的预示作用 812175第6章气象灾害及预警 847196.1气象灾害概述 8297156.2风灾与洪涝灾害 871166.3干旱与高温热浪 8154626.4霜冻与冰雹灾害 923096第7章气象观测与仪器 9279207.1地面气象观测 9281777.2高空气象观测 98017.3气象卫星与雷达观测 9280697.4气象观测仪器及其原理 96956第8章气象预报方法与技术 10196668.1气象预报概述 10176318.2天气图与天气形势分析 10170698.3数值天气预报 10124388.4气象卫星与雷达预报技术 119554第9章气象与生活 11282599.1气象对人体健康的影响 11136499.2气象与农业 11292699.3气象与交通 12238859.4气象与旅游 1228684第10章气象科普与环境保护 122042410.1气象科普宣传的意义与途径 122863610.2气象防灾减灾科普知识 123180110.3气候变化与环境保护 132099910.4气象科普活动案例分享 13第1章气象学基础知识1.1气象学定义及发展历程气象学是一门研究大气现象、大气状态及其变化规律的自然科学。它涉及大气物理、大气化学、大气动力学等多个领域，旨在揭示大气与地球系统其他组成部分之间的相互作用。气象学的发展历程悠久，早在古代，人们就开始观察和记录天气现象。公元前4世纪，我国古代气象学家墨子提出了“天志”说，主张通过观察天气现象来预测未来。西方气象学的发展始于17世纪，英国科学家牛顿的经典力学为气象学的发展奠定了基础。此后，科学技术的发展，气象学逐渐形成了独立的科学体系。1.2气象学的主要分支气象学主要包括以下几个分支：（1）大气物理学：研究大气中的物理现象和过程，如辐射、热量传递、水汽输送等。（2）大气化学：研究大气中化学物质的组成、变化和迁移规律，以及大气污染及其影响。（3）大气动力学：研究大气运动和能量转换的规律，是气象学的基础分支。（4）天气学：研究天气系统和天气过程，为天气预报提供理论依据。（5）气候学：研究地球气候系统的结构和变化规律，包括长期气候趋势和短期气候变化。（6）应用气象学：将气象学知识应用于农业、航空、海洋、环境保护等领域。1.3气象观测与预报的重要性气象观测和预报对于人类社会具有重要意义。气象观测为科学研究提供了基础数据，有助于揭示大气运动和气候变化规律。同时气象预报为部门、企事业单位和公众提供了天气信息，对于防御自然灾害、保障人民生命财产安全、促进经济发展等方面具有重要作用。（1）气象观测：通过地面观测、高空观测、卫星遥感等手段，获取全球范围内的气象数据，为气象研究和天气预报提供基础。（2）气象预报：利用气象观测数据和数值天气预报模式，预测未来一段时间内某一地区的天气状况。气象预报对于合理安排生产、生活具有重要意义，如在农业、交通运输、旅游、环境保护等领域的应用。气象观测和预报的发展，有助于提高人类对大气环境的认识，为应对气候变化、减少自然灾害损失提供科学依据。第2章大气结构与组成2.1大气层的划分大气层是地球表面上空至数千公里高度的气体层，它对地球生态和气候具有重要影响。根据温度、密度等物理性质的不同，大气层可划分为以下几个主要层次：（1）对流层：位于地球表面至约12公里的高度，集中了大气质量的四分之三以上。对流层内的气温随高度增加而降低，天气现象主要在此层发生。（2）平流层：对流层之上，至约50公里的高度。平流层内的气温随高度增加而升高，臭氧层位于此层，具有吸收紫外线的作用。（3）中间层：平流层之上，至约80公里的高度。中间层的气温随高度增加而降低，大气密度逐渐减小。（4）热层：中间层之上，至约500公里的高度。热层气温随高度增加而迅速升高，大气分子受到太阳辐射的激发，产生离子和自由电子。（5）外层大气：热层之上，直至数千公里高度。外层大气的密度非常稀薄，主要包括电离层、磁层等。2.2大气成分及其作用大气主要由氮气、氧气、氩气和二氧化碳等气体组成，此外还含有微量的水蒸气、氦、氖、甲烷等气体。以下为几种主要大气成分的作用：（1）氮气：占大气体积的78%，是生物体蛋白质和核酸的重要组成部分。（2）氧气：占大气体积的21%，是生物体呼吸作用和燃烧过程的重要参与者。（3）氩气：占大气体积的0.93%，是一种惰性气体，在地球大气层中起到稳定作用。（4）二氧化碳：占大气体积的0.04%，对地球气候和生物圈具有重要影响，是温室气体之一。（5）水蒸气：占大气体积的0.4%，是天气变化和气候变化的重要因素。2.3大气物理特性大气具有以下物理特性：（1）密度：大气密度随高度增加而减小，对飞行器设计和大气层探测具有重要意义。（2）温度：大气温度受太阳辐射、地球表面辐射、大气逆辐射等多种因素影响，呈现复杂的变化规律。（3）压强：大气压强随高度增加而减小，对天气预报、大气污染扩散等具有影响。（4）折射率：大气折射率影响光线的传播，对天文观测、卫星通信等产生作用。（5）粘性：大气粘性影响流体力学过程，如风的形成、大气湍流等。第3章气压与风3.1气压的概念与测量气压，简而言之，是指大气对地面或物体表面的压力。它是大气重力作用在单位面积上的力，通常用百帕（hPa）作为单位。气压的测量对于气象预报和气候变化研究具有重要意义。气压的测量主要依靠气压计。常见的气压计有水银气压计、空盒气压计和电子气压计等。水银气压计利用水银柱受大气压力作用而产生的位移来测量气压；空盒气压计则通过测量弹性膜片在气压作用下的变形来计算气压；电子气压计则采用传感器将气压变化转化为电信号，通过电子电路处理得到气压值。3.2气压分布与变化地球上的气压分布呈现出一定的规律性。在赤道附近，气压相对较低，称为赤道低压带；而在两极附近，气压相对较高，称为极地高压带。在中纬度地区，则有副热带高压带和副极地低压带。这些气压带和气压梯度是大气运动的基础。气压的变化受多种因素影响，如气温、湿度、地形等。在一天之内，气压会呈现出明显的日变化，通常早晨气压较高，傍晚气压较低。季节和气候变化也会对气压产生影响。3.3风的形成与分类风是大气运动的一种表现形式，是气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用的结果。当某一地区的气压高于周围地区时，会形成气压梯度，导致大气从高压区向低压区运动，从而形成风。根据风向与地球自转的关系，风可分为南北风和东西风。南北风主要受地转偏向力影响，表现为北半球向右偏，南半球向左偏；东西风则主要受赤道低压带和副热带高压带的影响。风还可以根据速度和稳定性分为不同的类型，如和风、狂风、暴风等。根据地理位置和气候特点，还有一些特殊的风，如季风、海陆风等。3.4风对天气的影响风对天气有着重要的影响。风能影响气温的分布，通过水平输送热量，使气温在地理空间上得到调整。风对降水分布也有着重要作用。例如，在我国夏季，东南风会带来丰富的水汽，导致江南地区出现梅雨季节。风还可以影响大气污染物的扩散。在风速较大时，污染物容易被吹散；而在风速较小时，污染物容易积聚，导致空气质量恶化。风对海洋运输、航空、农业等人类活动也有着重要影响。因此，了解和掌握风的变化规律，对于我们的生产和生活具有重要意义。第4章温度与湿度4.1温度的度量与分布温度是描述物体冷热程度的物理量，其度量单位为开尔文（K）或摄氏度（℃）。在气象领域，通常使用摄氏度作为温度的单位。温度的分布受到地球自转、纬度、海陆分布及海拔等多种因素的影响。（1）温度的度量温度的度量主要依靠温度计。目前气象观测中常用的温度计有水银温度计、酒精温度计和电子温度计等。（2）温度的分布全球温度分布呈现出明显的纬度特征，即从赤道向两极递减。海陆分布和地形也对温度分布产生影响。例如，同纬度的海洋和陆地，夏季陆地温度高，冬季海洋温度高；山地地区，海拔越高，温度越低。4.2温度变化对天气的影响温度的变化直接影响大气层的稳定性和垂直运动，从而对天气产生重要影响。（1）温度平流温度平流是指水平方向上温度差异引起的大气运动。暖空气向冷空气移动时，易产生上升运动，形成多云、降水等天气现象。（2）温度梯度温度梯度是指单位距离内温度的变化。温度梯度越大，大气层结越不稳定，容易产生对流天气。（3）温度露点差温度露点差是指气温与露点温度之间的差值。温度露点差越小，空气湿度越大，容易出现雾、霾等天气。4.3湿度的概念与测量湿度是描述空气中水汽含量的物理量，通常包括绝对湿度、相对湿度和露点等。（1）绝对湿度绝对湿度是指单位体积空气中所含水汽的质量，单位为克/立方米。（2）相对湿度相对湿度是指绝对湿度与该温度下饱和水汽压的比值，以百分数表示。（3）湿度的测量湿度的测量主要依靠湿度计。常见的湿度计有毛发湿度计、电容湿度计和露点镜等。4.4湿度对天气的影响湿度对天气的影响主要体现在以下几个方面：（1）降水当空气湿度达到一定程度时，水汽会凝结成云滴，进一步形成降水。（2）能见度湿度较高时，空气中的水汽容易凝结在颗粒物上，形成雾、霾等天气，影响能见度。（3）气温湿度对气温的影响主要体现在蒸发冷却效应。湿度越大，蒸发冷却效应越明显，气温降低越快。（4）大气稳定性湿度影响大气稳定性。湿度较高时，大气层结较稳定，有利于云雾的形成和发展。第5章降水与云5.1降水的形成与分类降水是大气中水汽凝结后以液态或固态形式从云层落到地面的现象。降水的形成过程涉及水汽的凝结、云滴的合并增长以及降水粒子最终脱离云体。根据降水粒子的状态，降水可分为以下几类：（1）液态降水：如雨、毛毛雨和冻雨。（2）固态降水：如雪、雹、霰和冰粒。（3）混合态降水：如雨夹雪。5.2降水量的度量与分布降水量是指在一定时间和面积内降水的总量。常用的降水量度量单位有毫米和英寸。降水量分布具有以下特点：（1）空间分布：降水量在地球表面分布不均，赤道地区降水量较大，两极地区降水量较小。（2）时间分布：降水量在一年内分配不均，多集中在夏季或冬季，具体季节取决于地理位置和气候类型。5.3云的分类与特征云是大气中水汽凝结成水滴或冰晶的集合体，根据其高度、形状和的气象条件，云可分为以下几类：（1）高层云：如卷云、卷层云和高层云。（2）中层云：如层云、高积云和高层云。（3）低层云：如积云、层积云和雨层云。云的特征包括形状、高度、颜色、纹理等，这些特征有助于我们识别云的类型和预测天气变化。5.4云对天气的预示作用云是大气中水汽和温度变化的直观表现，对天气具有一定的预示作用。以下是一些常见的云与天气预示关系：（1）积云：通常预示着晴好天气，但在午后可能发展为雷暴云，带来短时强降水。（2）层云：常预示着阴天或小雨天气。（3）卷云：多预示着晴朗天气，但可能伴高空气流的变化，影响天气状况。（4）雷暴云：预示着强烈的天气变化，如雷暴、大风、冰雹等。了解云的类型和特征，有助于我们更好地预测天气变化，为生活和生产提供参考。第6章气象灾害及预警6.1气象灾害概述气象灾害是指由于自然气象条件异常变化，给人类社会和自然生态系统造成危害的灾害现象。我国地域辽阔，气候复杂多样，气象灾害种类繁多，包括风灾、洪涝、干旱、高温热浪、霜冻和冰雹等。这些灾害给我国的经济建设和人民生命财产安全带来严重影响。6.2风灾与洪涝灾害风灾主要包括台风、龙卷风等，具有突发性强、破坏力大、影响范围广等特点。台风是热带气旋的一种，每年夏季至秋季，我国沿海地区易受其影响。龙卷风则多发生在内陆地区，虽发生频率较低，但破坏力极大。洪涝灾害是指由于强降水、融雪等原因，导致河流、湖泊等水体水位上涨，泛滥成灾。我国洪涝灾害多发生在夏季，尤其在江淮、江南和西南等地区。洪涝灾害对农业生产、基础设施和人民生命财产安全构成严重威胁。6.3干旱与高温热浪干旱是指长时间无降水或降水严重偏少，导致土壤干燥、水资源紧张的现象。干旱在我国分布广泛，尤其在北方地区较为严重。干旱不仅影响农业生产，还会引发水资源紧张、生态环境恶化等问题。高温热浪是指气温持续偏高，对人体健康、农业生产和能源供应等产生不良影响的天气现象。我国高温热浪多发生在夏季，尤其在江南、华南等地区。高温热浪会导致中暑、农作物减产以及电力供应紧张等问题。6.4霜冻与冰雹灾害霜冻是指气温降低到0℃以下，使作物遭受冻害的现象。霜冻多发生在春秋季节，尤其在北方地区。霜冻对农业生产影响较大，可导致农作物减产或绝收。冰雹灾害是指降水中包含冰雹，对农作物、建筑物等造成破坏的现象。冰雹多发生在夏季，尤其在山区和丘陵地带。冰雹灾害对农业生产和人民生命财产安全具有较大威胁。通过对气象灾害的了解，我们可以更好地认识自然灾害，提前做好预警和防范工作，减轻灾害损失，保障人民生命财产安全。第7章气象观测与仪器7.1地面气象观测地面气象观测是获取近地面大气状态和天气现象的基本手段。主要包括气温、湿度、气压、风向风速、降水量、日照、辐射等观测项目。这些观测数据对天气预报、气候分析和环境保护具有重要意义。地面气象观测站遍布全球，为气象研究提供大量宝贵数据。7.2高空气象观测高空气象观测主要用于获取大气不同高度上的温度、湿度、气压和风向风速等信息。这些数据对于了解大气垂直结构、天气预报和气候研究具有重要作用。高空气象观测主要通过探空气球、气象雷达和激光雷达等手段进行。7.3气象卫星与雷达观测气象卫星和雷达观测是现代气象观测的重要组成部分。气象卫星可以从太空对地球大气进行连续、全面、快速的观测，获取云图、气温、湿度等大量气象信息。雷达观测则主要用于探测降水、风向风速、大气湍流等气象现象，具有高时空分辨率的特点。7.4气象观测仪器及其原理气象观测仪器种类繁多，下面简要介绍几种常见气象仪器的原理：（1）温度计：利用物质的热胀冷缩原理，通过温度传感器测量气温。（2）湿度计：利用物质吸湿膨胀或电学特性与湿度相关的原理，测量大气湿度。（3）气压计：基于流体静力平衡原理，测量大气压力。（4）风速计：通过测量风对物体（如风杯、）的作用力或速度，获得风速信息。（5）雨量计：通过收集降水并测量降水量，获取降雨数据。（6）辐射计：利用光敏元件或热敏元件测量太阳辐射和地球辐射。（7）探空仪：携带温度、湿度、气压等传感器，随探空气球上升，测量高空气象要素。这些气象观测仪器为气象研究和业务提供了有力保障，使我们能够更好地认识大气现象，提高天气预报的准确性。第8章气象预报方法与技术8.1气象预报概述气象预报是指对地球大气状态未来变化进行预测的科学方法和实践活动。其目的是为了减少自然灾害对人类生产和生活的影响，提高社会公众对天气变化的应对能力。气象预报主要包括短期天气预报、中期天气预报和长期天气预报。本章节将重点介绍气象预报的主要方法与技术。8.2天气图与天气形势分析天气图是气象预报中最基本的分析工具，它通过图形方式表现大气压力、温度、湿度、风等气象要素的分布。天气形势分析是根据天气图上气象要素的分布特征，对天气系统及其演变进行分析，从而预测天气变化的过程。天气形势分析主要包括以下步骤：（1）分析地面天气图，了解地面天气系统的分布和移动。（2）分析高空天气图，掌握大气环流状况和天气系统的发展趋势。（3）结合卫星云图、雷达回波图等资料，对天气系统进行综合分析。（4）根据天气形势演变规律，预测未来一段时间内的天气变化。8.3数值天气预报数值天气预报是利用大气运动方程和物理过程参数化方案，通过计算机模拟和计算，预测未来一段时间内大气状态的方法。数值天气预报具有客观、定量、精细的特点，是现代气象预报的主要手段。数值天气预报的主要步骤包括：（1）收集和整理气象观测资料，建立初始场。（2）利用大气运动方程和物理过程参数化方案，进行数值模拟和计算。（3）对计算结果进行后处理，得到未来一段时间内的天气预测。（4）结合天气形势分析和预报员经验，对数值预报结果进行修正。8.4气象卫星与雷达预报技术气象卫星和雷达是现代气象预报的重要技术手段，它们可以实时监测大气状态和天气系统，为气象预报提供丰富的观测资料。（1）气象卫星预报技术：通过接收卫星云图、红外遥感图像等资料，分析大气中的水汽、温度、云系等分布，预测天气系统的发展和变化。（2）雷达预报技术：利用雷达回波图，分析大气中的降水粒子、冰雹等天气现象，预测短时强降水、冰雹等灾害性天气。气象卫星与雷达预报技术具有实时、动态、高分辨率的特点，对于提高气象预报准确率和预警能力具有重要意义。第9章气象与生活9.1气象对人体健康的影响气象条件对人体健康有着密切的联系。气温、湿度、气压等气象要素的变化，可以直接或间接地影响人体的生理机能。高温天气可能导致中暑、脱水等健康问题；低温天气则可能引发感冒、流感等呼吸道疾病。湿度的高低对人体的舒适度及关节痛症状有显著影响。气压的变化还会对患有心脏病、高血压等疾病的人群产生不利影响。因此，了解并关注气象条件，对保障人体健康具有重要意义。9.2气象与农业气象条件是农业生产的重要影响因素之一。气温、降水、日照等气象要素对农作物的生长发育、产量及品质具有决定性作用。不适宜的气象条件，如干旱、洪涝、低温冻害等，可能导致农作物减产甚至绝收。因此，提前掌握气象预报，采取相应的农业管理措施，有助于降低气象灾害对农业生产的影响，提高农业产量和效益。9.3气象与交通气象条件对交通安全具有显著影响。雨、雪、雾等恶劣天气条件，会降低道路的通行能力，增加交通的风险。强风、高温等气象因素也可能导致航班延误、取消或交通设施损坏。为此，交通部门需要密切关注气象变化，及时发布交通管制措施，保证人民群众的出行安全。9.4气象与旅游气象条件对旅游活动同样具有较大影响。适宜的天气条件有利于旅游者出行和户外活动，而恶劣的天气则可能影响旅游体验，甚至威胁旅游者的安全。因此，旅游者在出行前需关注目的地的气象预报，合理安排行程。同时旅游部门应根据气象条件合理调整旅游项目，保证旅游者的舒适度和安全。第10章气象科普与环境保护10.1气象科普宣传的意义与途径气象科普宣传旨在普及气象知识，提高公众的气象意识