科学天气预报课件

科学天气预报课件演讲人：日期：目录CATALOGUE天气预报的基本原理大气层结构与天气现象气象仪器与观测技术数值天气预报模型与实际应用天气预报的制作与发布流程提高天气预报准确性的方法探讨01天气预报的基本原理PART天气预报的定义天气预报是基于大气科学和水文学等科学知识，对未来一段时间内的天气状况进行预测和报告。天气预报的目的为公众、政府和企业提供准确的天气信息，以便合理安排生活、生产和防灾减灾。天气预报的定义与目的气象观测与数据收集地面观测通过气象站、观测塔等设备，对气温、湿度、气压、风向等气象要素进行实时观测。高空气象观测利用探空气球、气象飞机等工具，对高空的气温、湿度、风向等要素进行观测。气象卫星遥感通过气象卫星遥感技术，获取大范围、连续的气象数据，如云层分布、海洋表面温度等。数据收集与传输将观测数据通过有线或无线方式传输到气象中心，进行数据分析和处理。数值天气预报模型简介数值天气预报模型概述利用数学物理方程和计算机技术，对大气运动进行数值模拟和预测。02040301常用的数值天气预报模型如全球大气环流模型、区域气候模型等，具有不同的分辨率和预报时效。模型的输入与输出输入初始气象场数据、边界条件等，输出未来一段时间内的气象要素预报值。模型的优缺点数值天气预报模型具有较高的预报精度和时空分辨率，但受到计算能力和初始数据误差的限制。01020304常用的评估指标包括均方误差、平均绝对误差等。天气预报的准确性评估评估指标改进观测技术、提高模型精度、加强数据同化等是提高天气预报准确性的有效途径。提高准确性的方法初始数据误差、模型误差、计算误差以及观测误差等都会对天气预报的准确性产生影响。影响准确性的因素通过对比预报值与实际观测值之间的差异，评估天气预报的准确性。准确性评估方法02大气层结构与天气现象PART温度随高度升高而降低，空气对流运动显著，是天气现象发生的主要区域。温度随高度升高而升高，气流以平流运动为主，天气晴朗，有利于飞行。气温随高度升高而降低，大气压力低，空气稀薄，气象条件恶劣。温度随高度急剧升高，空气极其稀薄，电离程度增强，能反射无线电波。大气层的垂直结构特点对流层平流层中间层热层常见天气现象及其成因分析降水现象包括雨、雪、冰雹等，由大气中水汽凝结而成，受气温和湿度影响。风由气压差引起的空气流动，受地球自转和地表形态等因素影响。雾和霾雾是由水汽凝结而成，霾是由大气中悬浮颗粒物引起，对人体健康有害。雷电由云层内部电荷分布不均引起，常伴随着强对流天气。极端天气事件的预测与防范极端高温加强防暑降温措施，减少户外活动，确保电力供应安全。暴雨洪涝提前疏浚排水系统，加强水库和堤防巡查，做好人员转移准备。台风加强预警和监测，及时转移危险地区人员，减少财产损失。寒潮做好保暖措施，加强农业防寒，防止农作物受冻害。导致极端天气事件频发，降水分布不均，加剧水资源短缺。全球变暖气候变化对天气的影响威胁沿海城市安全，加剧海水入侵和土壤盐碱化。海平面上升影响植物生长和动物栖息，加剧生物多样性减少。生态系统失衡气候变化导致种植结构调整，影响粮食安全和农业可持续发展。农业生产受影响03气象仪器与观测技术PART温度计测量空气温度的仪器，常用的有水银温度计、电阻温度计等。气压计测量大气压力的仪器，常见的有水银气压计、空盒气压计等。湿度计测量空气湿度的仪器，包括干湿球湿度计、电子湿度计等。风向风速计测量风向和风速的仪器，有风向标和风速计的组合，也有独立的测量仪器。地面气象观测仪器介绍卫星遥感通过卫星上的气象传感器，获取大范围的天气数据和图像，提高预报精度。遥感技术在天气预报中的应用01红外遥感通过红外传感器探测地表和大气中的红外辐射，获取温度信息和水汽分布。02微波遥感利用微波的穿透性，获取大气中的水汽、云和降水信息，用于天气预报。03激光雷达利用激光束进行大气探测，获取大气中的气溶胶、云和污染物的分布和高度信息。04识别雷达图像中的回波强度、速度、谱宽等信息，判断降水的强度、分布和移动趋势。识别卫星图像中的云层、地表特征、海洋和陆地等信息，判断天气系统的位置和强度。利用红外图像可以探测到云层和地表的热辐射，判断云层的厚度和高度，以及地表的温度分布。利用微波图像可以穿透云层，获取云层和降水内部的结构和强度信息。雷达和卫星图像解读技巧雷达图像解读卫星图像解读红外图像解读微波图像解读自动化观测系统的发展趋势观测要素多样化除了传统的温度、湿度、气压等气象要素，还将增加空气质量、辐射等要素的观测。观测精度提高通过采用更先进的传感器和数据处理技术，提高观测精度和稳定性。观测时空分辨率提高通过增加观测站点和观测频次，提高观测数据的时空分辨率，为天气预报提供更精细的数据支持。观测系统智能化利用人工智能和大数据技术，实现观测数据的自动处理和分析，提高天气预报的自动化和智能化水平。04数值天气预报模型与实际应用PART数值天气预报模型的定义通过数学方程描述大气物理过程，利用计算机进行数值求解，以预测未来天气状况。数值天气预报模型的发展历程从早期的简单模型到现代的高分辨率模型，随着计算机技术和观测数据的不断进步而逐步完善。数值天气预报模型的种类包括全球模型、区域模型和有限区域模型等，以满足不同天气预报需求。数值天气预报模型的基本原理辐射、云物理、降水、地表相互作用等过程，是数值天气预报模型中的重要组成部分。物理过程对于无法显式描述的物理过程，采用参数化方法进行近似处理，如降水过程中的云微物理过程和辐射传输过程等。参数化方案根据不同的天气系统、预报要求和计算资源等因素，选择合适的参数化方案进行预报。数值天气预报模型中的参数化方案选择模型中的物理过程和参数化方案初始化模型开始计算时需要确定初始状态，包括气象要素的分布和状态等，通常由观测数据和同化技术得到。边界条件模型计算过程中需要不断输入外部信息，如地表类型、太阳辐射等，这些信息称为边界条件。初始化和边界条件对预报结果的影响初始条件和边界条件的准确性直接影响数值天气预报的准确性，需要尽可能地利用观测数据和同化技术来提高初始条件的准确性。模型的初始化和边界条件设置数值天气预报模型在台风路径预测中的应用通过数值天气预报模型可以预测台风的移动路径和强度，为防灾减灾提供科学依据。实际应用案例：台风路径预测台风路径预测的难点台风路径受到多种因素的影响，如地形、气象条件等，预测难度较大。数值天气预报模型在台风路径预测中的改进通过不断改进模型中的物理过程、参数化方案和资料同化技术等，提高台风路径预测的准确性和可靠性。05天气预报的制作与发布流程PART气象观测利用地面观测站、气象卫星、雷达等设备，收集气温、湿度、气压、风向、风速等数据。数据同化将观测数据与数值预报模型结合，通过数据同化技术提高预测准确性。数值天气预报利用高性能计算机和数值预报模型，对未来天气进行预测。预报员修正预报员根据经验和实际情况，对数值预报结果进行修正，形成最终预报。天气预报的制作过程揭秘多种预报产品的制作与发布短期天气预报通常包括未来0-12小时的天气情况，如天气状况、温度、降水等。中期天气预报预测未来3-15天的天气趋势，如温度升降、降水概率等。长期气候预测预测未来数月至数年的气候趋势，如干旱、洪涝、台风等。专项天气预报针对特定需求，如农业、航空、海洋等制作的天气预报。预报效果的评估与反馈机制预报准确性评估通过对比实际天气与预报结果，评估预报的准确性。预报效果统计统计预报的准确率、漏报率、误报率等指标，以评估预报效果。用户反馈收集公众、行业对预报效果的反馈，为改进预报提供依据。预报员培训与提高根据评估结果和反馈，对预报员进行培训和技能提高。公众服务为公众提供准确的天气信息，帮助公众合理安排生活、出行等。天气预报在公共服务中的应用01农业生产提供农业气象服务，指导农民进行农事活动，预防气象灾害。02航空航海为航空、航海等提供专业气象服务，确保飞行和航行安全。03灾害预警与应急响应及时发布气象灾害预警信息，为防灾减灾和应急响应提供决策支持。0406提高天气预报准确性的方法探讨PART提高观测数据的精度和准确性，包括地面观测、雷达、卫星等多种观测手段的数据融合。观测资料的质量控制研究和开发新的数据同化算法，提高观测资料在模式中的利用率。观测资料同化方法的研究优化背景场误差协方差矩阵，提高分析场的精度。背景场误差协方差矩阵的估计数据同化技术的改进方向提高模式的分辨率，精细地描述大气中的物理和化学过程，减少模式误差。高分辨率数值模拟优化和改进模式的物理过程参数化方案，提高模式对复杂天气过程的模拟能力。物理过程参数化方案的改进加强边界层过程的观测和模拟，提高模式对边界层气象要素的预报能力。边界层过程的精细描述模型分辨率和参数化方案的优化010203多模式集合预报方法的研究进展模式集合预报技术的原理集合预报产品的评估和检验集合多个不同模式的结果，通过统计方法提高预报的准确率。多模式集合预报系统的建设构建多模式集合预报系统，包括模式的选择、集合方案的确定和集合预报