气象行业专业英语课文翻译

第一课大气的结构和组成
就像海洋中的鱼一样,人类被局限在大气中一个非常狭窄的层次之内。

虽然地球的大气层在水平方向上的不均匀性比在垂直高度上的不均匀性要小得多。

但它确确实实在水平和垂直两个方向上都是不均匀的。

人们设计了各种各样的标准来划分大气的层次。

有的基于垂直温度廓线的性质，有的根据空气在不同高度上的大气成分，有的根据大气在不同高度上对飞机的影响来划分等等。

根据空气温度随高度的变化来划分（大气的层次）是气象文献中用得最普遍的一种划分方法。

根据1961年世界气象组织大气学委会公布的标准，地球大气被划分为5个主要层次：对流层，平流层，中层，热成层以及外逸层。

这些层次之间邻接着4个浅薄的过渡区域：对流层顶，平流层顶，中层顶以及热成层顶。

对流层是介于地球表面和对流层顶之间的大气低层．在对流层中，温度以平均 6.5°C/km的递减率随高度的增加而降低，其上边界在极地和中纬度地区大约位于8—12Km的高度，在热带地区大约位于16-18Km的高度。

在极地和中纬度，对流层包含了大气层中空气质量的75%左右，然而在热带地区，包含了大约90%。

对流层顶是一个中间层次，据观测，其温度是逆温或是等温分布。

平流层是位于对流层之上的大气层，在平流层中，温度或是随高度增加，或是几乎保持定常。

在平流层的低层（直到地球表面之上大约20Km）温度实际是一个常数（大约-56摄氏度）。

然而再向上，大约20Km~30Km的高度，温度随高度以1°c/km的速度增加，从30Km~47Km高度上，以2.8°c/km的速率增加。

在标准情况下，47Km高度上正常的温度是-2.5摄氏度。

温度随高度的增加是由于太阳辐射的紫外线被臭氧分子吸收的缘故。

值得一提的是大气层中空气总质量的99%都集中在对流层和平流层中，一直伸展到30-35Km的高度上。

平流层顶位于平流层和中间层的中间层（大约从47-52Km的高度上），平流层顶温度保持定常，约为0摄氏度。

一直到大约71Km，中层中的温度随高度以大约 2.8°c/km的速度连续降低，从71~85Km，递减率为2.0°c/km。

85~95Km高度上，温度的范围从－85~－90摄氏度，中层顶是位于中层和热成层之间的过渡层（在热成层中逆温区的底部）。

通常情况下，中层顶位于85~95Km高，其特征是保持-86.5摄氏度的常温。

热成层是位于中层顶上的大气层，其温度随高度的增加而增加，到热成层上边界的平均高度，即大约在450Km高度上，达到大约2000摄氏度。

该层中温度的增加主要是因为太阳辐射的紫外线被氧分子吸收，分解所致。

外逸层是最远的，也是研究最少的大气的上层部分。

他位于大约450Km的高度上。

外逸层中空气的密度非常小，以致原子和分子都能逃逸到星际空间。

最后，除了以上对大气的划分以外，我们也可以根据大气和地面的相互作用得到另一种分法。

根据此原则，大气通常被划分为所谓的边界层（有时也称摩擦层）和自由大气。

地球表面和涡度粘滞力对大气边界层（知道1-1.5Km）有相当大的影响；同时，作为一级近似，在自由大气中我们可以忽略涡度粘滞力的影响。

以上这些大气层中，只有对流层（尤其是边界层）中气象参数的垂直分布具有显著的不稳定性的特征。

人们观测到该层中存在逆稳和温度随高度超绝热变化。

地球大气是气体和气溶胶的混合物，所谓的气溶胶指的是由分布在空气中的微小的液体和固体颗粒组成的系统。

空气不是一种特殊的气体，而是由许多气体混合成的。

其中一些气体，如，氮，氧，氩，氖等，作为空气的永久组成成分，总是以固定的比例存在于大气中。

其中一些成分，如，水汽，二氧化碳和臭氧的含量是随时间和地点的不同而改变。

氮在空气中的含量最多，其中主要来源是腐烂的作物残渣，动物尸体及火山爆发。

另一
方面，大气中的氮又为包括植物和海洋生物在内的生物过程的所消耗。

闪电及高温燃烧过程将少量氮气转化为氮化物，再由雨雪带出大气。

大气中氮的损耗和产生是平衡的。

地球生命必不可少的气体——氧气，在大气中已有三千年左右的时间了。

氧气由植物释放出来，即通过植物的光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，被人类和动物所吸收，人和动物的呼吸系统同植物的呼吸系统恰恰相反。

我们吸进氧气呼出二氧化碳，氧气溶进湖，河和海洋中，来维持海洋生物的生存。

在同其他物质发生化学反应或是有机物的腐烂过程也要消耗氧气，比如说钢铁生锈就涉及到氧化过程。

对人类来说，稀少的，多变的气体是非常重要的。

水汽，即水的气态，在大气的含量是比较稀少的，而且它的生成和消耗是比较快的。

因此，水汽在大气中存在的平均时间只有11天，水汽是雨雪得源泉，没有水汽我们就不能生存。

众所周知，水汽在大气中的含量是多变的，在沙漠地带，水汽含量非常低，只占空气总量的很少的一部分，相反，在其他地区，特别是潮湿的热的海面上，或者赤道洋面上，水汽可以占到大气总量的5%左右。

尽管大气中的水汽的含量随时间和地点的不同有很大的变化，但它在整个地球上的总量实际上是不变的。

而二氧化碳却不是这样的。

在过去的一百年里，这种稀少的但却很重要的气体的含量一直在上升。

腐烂的植物，土壤中的腐殖物以及燃烧煤，石油，天然气，等化石燃料都能向大气释放二氧化碳。

二氧化碳主要的汇是海洋和植物，植物需要二氧化碳进行光合作用，二十世纪八十年代中期，大气化学家就森林的燃烧，砍伐对大气中二氧化碳产生的影响进行了争论。

海洋吸收了大量的二氧化碳，大约占化石燃料燃烧释放的二氧化碳总量的一半。

人们预测，往后的几十年，这部分吸收量将会逐步减少，而释放的二氧化碳的总量则会增加，这种情况至少会延续到下个世纪初。

二十世纪八十年代，大气中的二氧化碳，每年以空气的百万分之一的速度增加。

但是，据预测，这种增加速度在未来的几十年中还要更快一些。

1983年，其含量平均为空气的百万分之340。

另一种重要多变的气体-------臭氧（O3），多存在于高层大气中，但在交通拥挤，有许多工厂或是充足阳光照射的地区也有臭氧存在。

像洛杉矶这样的城市，O3最多时可超过0.1ppm。

大气中臭氧的含量大多在1、0——10ppm之间之间。

它们随高度，季节，时间，天气状况的不同而不同。

高层大气中的O3 层是由光化学反应造成的。

臭氧层之所以重要，是因为它通过吸收上层大气紫外线辐射，从而减少紫外线到达地面的总量，接受紫外线照射的时间越长，就越容易造成严重的大气灼伤，从而增加皮肤癌的危险。

生物学家指出，紫外线过渡的增加还会影响生物圈中的其它组成成分。

有些气体，如果浓度过高，对人，动物及植物生命可能有害，比如，O3浓度过高会对生物有机体造成危害。

虽然这种情况不常发生。

但洛杉矶这样污染严重的城市，有时接近地面的O3含量变得足以毁坏某些植物表面的叶片。

人类活动将大量具有潜在危险的气体带入大气。

大型锅炉，工厂，炼油厂和发动机，特别是汽油发动机排放出空气污染物。

所有这些场所以及其它特别类似场所：燃烧煤，石油，汽油，煤油等化石燃料，在燃烧过程中，它们向空气中排放气体或烟尘颗粒，这些颗粒经过相当长的时间又和空气中其他成分发生反应，形成有毒的化合物。

分布最广泛的，而且潜在危险最大的气体污染物是一氧化碳，二氧化硫，氧化氮和碳氢化合物。

这些化合物最终来源于蒸发的汽油和其他石油产物。

第二课锋生和锋的特征
锋生
随着许多与边界，锋面不同气团之间的形成与运动相联系的逐日变化被揭露之后，我们对中纬度天气变化的详细了解才取得了首次真正意义上的进步。

在这些问题未解决之前，对温度，风向，湿度和其他物理现象的观测表明具有不同特征而又紧密接触的气团之间经常存在不连续性。

这些不同气团之间交会的面——锋面，是第一次世界大战时期由在挪威工作的一批气象学家提出的一个逻辑词汇。

他们的想法在大多数天气分析和预报中，尤其是在中，高纬度仍是一个完整的部分。

1. 锋波
我们观测到气团的交界面即锋面是一种典型的几何状，类似于一种波的形成。

实际上，相似的波形也出现在许多不同介质的交界面，例如，海洋表面的波，沙滩上的涟漪和风吹成的沙丘等等。

然而，并不象这些波形，大气中的锋面通常是不稳定的，也就是说，它们突然生成，发展，然后逐渐消散。

数值模式计算表明，在中纬度斜压大气中，如果锋波波长超过几千公里，那些锋波是不稳定的。

锋波的波长通常是1500-3000km。

因此，最初引起兴趣大气波动系统和其他介质交界面所形成的类似的东西不是以作为发展成解释锋面的基础。

尤其是对流层上层的环流对锋波的发展和壮大才是引起至关重要的适当条件（就这一点），我们将在以下的论证中给出。

2. 锋波低压
低压（又称低压区或气旋），是一个有着或多或少等压环流形式的相对低压区。

他们直径覆盖100-3000Km，通常有4-7天的生命史。

具有这些特征的系统在每日的天气图上很突出，被称为具有天气尺度的特点。

至少在中纬度地区，低压通常是与相对的气团之间的辐合联系在一起的。

这些气团之间的交界面发展成波的形式，它的峰位于低压区的中心。

锋波围住了波前变性的冷空气和波后新鲜冷空气之间的一团暖空气。

锋波的形成也造成了原始空气团不连续的两部分之间的差异。

每一部分在冷暖空气之间具有明显的边界，每一部分邻近区域的天气特征十分不同。

锋面的这两部分由名为暖锋-----波的前边缘和冷锋-----波后冷空气来区分。

低压通常在开始锢囚后12-24小时强度达到最大。

锋的特征
从天气方面来说，锋的移动依靠空气团的垂直运动。

如果暖区中的空气相对锋区是上升的，那么，锋通常是十分活跃的，被称为上滑锋。

相反，为暖空气相对于冷空气团下沉是，则会产生不活跃的下滑锋。

1. 暖锋
暖锋是指锋波中暖区的前边缘。

这儿所提的锋区是一个十分轻微的坡度，量级在1/2°----1°之间，所以，与锋的上部相联系的云系在地面锋到来之前的12小时甚至更造就预示了锋的临近。

随着暖空气上升的上滑暖锋有多层云系，这些云系稳定的增厚，并向锋的地面位置下降。

最开始的云石薄而缥缈的卷云，紧接着是成片的卷层云和高层云。

当高层云加厚开始下毛毛雨或者开始下大雨时，太阳就开始昏暗了。

经常会伸展到对流层大部分地区而且伴随着连续性降水发生的云系通常叫做雨层云。

当下降的雨水穿过冷空气时经过蒸发，迅速的达到饱和，也可能形成一片片的层云。

下滑锋中的下沉暖空气极大限制了中高层云的发展。

锋面云系主要是层积云，由于在冷暖空气团中下沉逆温的作用，云系的厚度受到了限制。

降水通常是由雨滴的合并作用引起的小雨或毛毛雨，因为冻结高度比较多地倾向于在逆温层之上，尤其是在夏季。

暖锋过境时，风向发生转变，温度升高，气压下降。

暖空气中，降水是间歇性的或者无雨，薄的片状层积云也可能断裂开来。

因为大多数锋在对流层的所有层次上或者说贯穿锋的整个长度并不都是上滑锋或者下滑锋，所以要预报与暖锋相联系的雨带的范围是很复杂的。

由于这个原因，雷达波越来越多的用来直接测定雨带的精确范围和雨量强度的差异。

这些研究表明，大多数降水的产生和分布是由宽达几百公里，厚达几公里的宽阔气流所控制，这股气流平行于地面冷锋，为于地面冷锋之前。

就是在冷锋之前，在离地表约1Km之上随着风速增大到25-35m/s，这股气流形成了低空急流。

暖湿空气在暖锋上上升，在暖锋前转向东南方，同时与对流层中部分的气流合并。

这股气流被称之为“传送带”。

（因为在中纬度传输大尺度的热量和动量）。

大范围的对流潜在不稳定是由与对流层中部潜在的干冷空气在低层气流上爬越作用而造成的。

不稳定主要在形成的对流群---即中尺度降水区的小尺度对流单体中释放。

这些中尺度降水区进一步排列进带状，大约50---100Km宽。

在暖锋前，这条带状区域横向平行于传送带上升区中的气流，然而，在暖区中，则平行于冷锋和低空急流。

在某些情况下，对流单体和对流群在暖区中和暖锋前进一步排列成带状。

暖锋雨带的降水经常随着来自上层云层“散布”的冰粒。

据估计，大约20--35%的降水来源于“催化剂”区，其余的来源于地层云系。

一些对流单体和对流群天气会通过地形影响而成，而且但大气不稳定时，这些影响会延伸到下风方向。

2. 冷锋
冷锋的天气状况同样是多变的，它依赖于暖区气团的稳定性和相对于锋区的垂直运动。

经典的冷锋模式是上滑型的，云系通常是积雨云。

在大不列颠岛上空暖区中的空气很少是不稳定的，导致在冷锋上出现雨层云的概率更多。

伴随下滑型锋面的云系一般是层积云，降水较少。

伴随着上滑型冷锋，通常会短暂的倾盆大雨，有时还会伴随打雷。

冷锋的坡度大约是2°，这意味着坏天气的持续时间比暖锋要短。

冷锋过境，风向急剧变化，气压开始上升，温度下降。

天空会突然放晴，有些情况下，甚至在地面冷锋过境迁就放晴了，虽然下滑锋的变化总的来说要缓和得多。

3. 锢囚锋
锢囚锋分为冷式和暖式。

区别在于暖区前和暖区后的冷气团的相对状态。

如果气团比其后更冷，则为暖式锢囚锋，相反，则成为冷式锢囚锋。

当冬季欧洲上空的低压锢囚以及很冷的空气影响大陆时，低压前的空气很可能是最冷的。

暖空气楔形隆起的形状是与层云区相联系的，经常会有降水。

因此，在一些天气图上，它的位置会单独标识，加拿大气象学家称之为高空暖舌。

这一段的锢囚锋和高空暖舌带来与极地空气团天气相反的变化。

当极地槽和主要的极锋相互作用，会产生不同的过程，会引起短暂的锢囚。

极锋的暖传送带上升到对流层上部的急流区形成层状云带，然而在低空极地槽传送带与之呈90度角，则在冷空气前边缘形成主要极锋向极的对流云带和降水区。

尽管锋消代表锋面存在的最后阶段，但锋消并不一定与锢囚联系在一起。

当临近的气团之间的差异不再存在时，消亡就发生了。

这可能是由4个方面引起的：一是由于它们在同一平面共同停滞；二是因为两气团的相同的速度平行的轨迹行动；三是因为它们紧接着以相同的速度沿着相同的轨迹运动；四是由于系统并入到与它本身具有同样温度的空气中。

第三课：气象预报
国家气象局从事各种活动提供天气预报。

它们主要是收集资料，为各地方台提供大气状况的基本分析及预报图作准备，不但为短，长期天气预报作准备，而且对如航空，航海，农业及其他一些商业，工业用户提供特殊服务，此外还发布灾害性天气警报。

1.资料来源
天气预报及其他服务所需的资料主要是由世界标准的00.06.12和18时（格林威治时）所提供的天气报告，特别为国家航空所需要的每小时观测记录，以及高层大气的探测资料（00和12GMT），卫星资料以及其他一些特殊网格，如灾害性天气预报所用的雷达。

在世界天气监测网下，大约有4000个陆地站和7000船舶站作天气报告。

约有700个站进行高层大气探测（温度，气压，湿度和风）。

这些资料通过电传打字机和电台的电码方式汇集到区域或国家气象中心，同高速运转的全球电传通讯系统相联接，这个系统同墨尔本，莫斯科，华盛顿的世界气象中心以及其他11个区域气象中心相联系，再由他们分发这些资料。

在世界气象组织的保护下，由157个站和区域共同完成这项任务。

自1965年起，气象信息就由美国和苏联的业务卫星收集，最近欧洲空间管理站，日本和印度也收集（气象信息）。

由两类气象卫星；极轨卫星，在极地上空绕轨迹每隔24小时提供两次全球范围的信息。

（如美国的NOAA和TIROS系列，以及苏联的流星卫星）；还有地球同步卫星（例如，地球静止业务环境卫星和梅多沙特卫星），对地球上空中低纬覆盖地表三分之一的地区反复传送信息（30分钟）。

大气信息包括，数字资料，可直接读出的云盖，可见光和红外图像以及河表温度，还有全球整个大气的温度和湿度廓线，这些廓线是由多通道的红外和微波适应器接收大气层的特殊辐射而得到的。

另外，卫星也有资料收集系统（DCS），把从地面站和海洋附表站所得到的众多的环境资料传递给处理中心，GOES也能以传真的方式传送整理过的卫星图像，NOAA极轨卫星也有自动图传发系统，全世界有900多个站利用这个系统。

2.预报
气象情报快速的收集，汇编，整理才能使现代天气预报成为可能。

上世纪中叶，随着电报的发明天气预报实现了第一次进步，它通过绘制天气图对气象资料即刻进行分析。

这些天气图在1851年大不列颠的博览会山首次展出。

通过Fitzroy和Abereroleby 的研究，天气的连续变化同气压的时空分布特征有关，但不久就提出了天气系统的理论模型------著名的皮叶克及斯（温带）气旋模式。

天气预报通常指的是短期，中期（延伸），长期天气预报。

前两种为当前的天气服务，我们就把他们归为一类。

短期天气预报
直到二十世纪五十年代，天气预报步骤还是依据天气学原理，到六十年代，由于数值预报的诞生，预报经验有了一次大的变革，采用了“现时预报”技术。

本世纪前半期，短期天气预报常以天气学原理，经验规律以及对气压变化进行外推为基础。

1955年以后，常规的天气预报已经以数值预报为基础了。

这些模式根据质量守恒，能量守恒及动量守恒定律来预报大气物理过程的演变。

基本原则就是地面气压的上升或下降与其上空气柱质量的辐合辐散有关。

大多数国家气象中心的天气预报经验基本上相同。

每天必须经过两次大气环流形势预报（00，12GMT）。

由于大多数天气分析技术都是采用自动化，12小时前的预报图作为分析天气场的第一次推测图。

利用三种不同的内插法，可以得到全球标准气压层（850，700，500，400，300，250，200和100mb）上的温度，湿度，风及位势高度的平滑网格
点资料。

国家气象中心目前有两种基本预报模式：一种特殊十二层（六层）模式，（从边界层到平流层上层），它们可以积分10次以上；另一种是适用于区域的嵌套网格模式，它具有很好的水平分辨率。

值得注意的是如果网格空间减少一半（意味着网格函数增加），计算机运行的时间则需要翻几番。

比不可少的预报产品是平均海平面气压，标准气压层上的温度，风速，1000—5000mb的厚度，垂直运动，对流层底层的水汽含量及总降水量。

现在的天气状况的预报通常是采用美国国家气象局开发的模式输出系统技术，它既把天气变化和预报气压（或高度）形势联系起来，也考虑锋的模式。

比如，在我们感兴趣的变量和由数值预报模式计算出10多个预报因子之间建立一系列适用于特定地区的回归方程。

很多地区的天气要素预报包括每日最高最低气温，12小时降水出现概率及总降水量，冻雨概率，雪暴，云盖以及地表风。

这些预报量以传真图或表格形式分发到各地气象部门供当地使用。

数值预报的误差来源于几个方面。

其中最严重的是由于资料缺乏而造成的初始分析场的精确度受到限制。

海洋上测站数平均很少，在12小时之内，我们只能接收到四分之一的船舶站的天气预报；即使是陆地上，在6小时还有三分之一的测站报告接收不到。

然而，卫星导出的信息和飞机的报告可以填补一些高层大气信息的空白。

另外一个局限性是由于模式中的水平方向和垂直方向的分辨率及积云对流的次网格过程的参数化所造成的，小尺度的大气湍流扰动意味着有些天气基本上是预报不出来的。

比如，局地不稳定气团中的阵性降水单体。

应用但前的技术对气象用语中所谓的“阵性降水和转晴”及“零星降水”的预报更为精确是不可能的。

天气预报的准备过程越来越客观了。

对复杂的天气运用娴熟的预报经验使得科学象艺术一样（完美）。

详细的区域预报，不仅需要掌握一般形势预报的框架，而且还需要预报员对可能出现的形式效应和局地影响有透彻的了解。

现时预报
灾害性天气的生命史通常很短（小于2小时），这是由于它的中尺度特征决定的（<100Km），它只对局地或区域产生影响，因此需要做定点预报。

这类天气系统包括雷暴，阵风锋，陆龙卷，沿海岸湖面或山脉的大风，大雪及阵雨。

雷达网络的开发，现代设备同高速的通讯联络对这类天气系统发布警报提供了一种手段。

比如，最进，几个国家开发了集成卫星和雷达系统对雷暴的水平和垂直尺度提供信息，这些资料如，风，气温，湿度由自动气象站（或附表站）网络进行补充。

另外，对详细的边界层和对流层低层的资料，有一系列垂直探测器——声学探测器（由热力涡旋所造成的回声来测定风速和风向），特殊的雷达（DOPPLER）可以在晴空状态下通过小昆虫返回的波或者是通过空气中各种折射指数的变化来测风。

现时预报技术多采用高度自动化的计算机和图像分析系统从各种渠道迅速的获得完整的资料。

对资料演示地说明需要全体有经验的工作人员和成大量的软件来提供合适的信息。

现时预报非常重要的一个例子就是对飞机场上的风切边和下击暴流等重要灾害性天气作出快速及时地预报。

总之，可以预计，对航空和电力工业进行6小时之内的预报，对蒸腾（运输业），建筑工业，制造业进行12-24小时预报，对农业进行2-5天的预报将会带来很大的效益。

考虑到经济损失，最后一类预报从可信度极准确性来讲是由徭役的。

长期预报
上面所提到的方法对一个月以及以上的天气趋势是不适用的，因为它们所关心的只是个别的时间尺度只有3-7天的天气趋势。

理论上认为，用数值预报方法对天气的可预报性只限于12天之内。

这两种截然不同的方法将在以后详细的说明。