浅谈现代天气预报的主要方法

浅谈现代天气预报的主要方法

摘要：随着科技的发展，天气预测的技术也得到了快速的发展，尤其是基于现代通信设施与数学理论的方法使得预报的准确程度大为提高。故文章对现代天气预报的主要方法进行了介绍，并对各种方法的优缺点进行了详细的分析。

关键词：

1、引言

自从1951年英国首次运用天气图制作天气预报以来，至今只有130多年的历史。由于近代大型计算机的出现，计算技术的提高，以及气象学理论的进步，天气预报方法已获得很大发展。除了天气图预报方法日趋充实完善外，又开展了数值天气预报、数理统计预报、气象预专家系统、临近预报和单站预报等方法。综合运用这些方法，是现代气象部门预测天气最基本最有效的方法与手段。

2、天气图预报方法

2.1 预报指标法

在长期的预报实践中发现，引起某地天气变化，常常和其前期天气形势、天气过程以及某些气象要素的物理量值有关，这些物理量值的大小和出现时间就成为某地出现某些天气的“指标”。由于某种天气现象的发生往往是由多种物理因素作用的结果，因而可以将这些物理因素归纳在一起组成综合性的预报指标，即“形势加指标”的预报方法，这样往往可以提高预报正确率。但是无论怎样，仍然不能客观、定量对天气作出准确预报。

2.2 相似形势法

一般而言，不同时间的天气图上，其天气形势和天气过程是没有完全相同的。但在大量的历史天气图中，总可以归纳出若干具有代表性的天气形势和天气过程。在预报天气时，如果当时的天气形势和过程与某一模式的前期情况相似，我们就可以参考该模式的后期形势进行预报。这种方法在60年代曾广泛推广使用，其缺点和预报指标法一样，对天气预报不客观、不定量。实际预报中不同的预报员会有不同的看法，预报效果也不够理想。

2.3 落区预报法

在制作天气预报时，把表示某一天气现象发生时的各种特征量(线)，描绘在

同一张天气图上，就可以得到一个许多特征量线相互重叠的区域，这个区域就是这种天气现象最可能发生的范围。例如预报地面降水，把500hPa槽线位置、正涡度区、700hPa上升运动区、T—Td≤3C区，850hPa切变线位置等，描在同一张天气图上，它们共同包围的区域，即为最大可能降水区。显然，这种方法是把引起某一天气现象发生的各种物理条件，综合加以考虑的，可以增加预报信息和提高预报正确率。

3、数值天气预报方法

数值天气预报方法，是指对描述大气运功规律的流体力学、热力学原理组成的闭合方程组，用数学方法通过高速电子计算机，对方程组求解，得出未来大范围天气形势的一种天气预报方法。这种方法具有客观、定量化的优点，在许多方面已超过天气图方法的预报水平，特别在3天以内的短期天气预报方面，成效尤为显著。

然而，由于计算时必须对预报方程组行进简化，加上探测资料的精度还不够高、测站的密度也不够，所以数值天气预报存在一定的误差，具体如下：

（1）数值预报对于某些天气系统的预报往往偏慢

例如48小时的槽脊位置预报中，速度偏慢的句50％，预报位置正确的只占36％，其余的则偏快。所以须必进行人工修正。

（2）数值预报都有系统性误差

这是由于各种数值预报模式，对于物理过程的考虑不能和实际情况一样造成的。例如日本的两个数值预报模式中，500hpa预报图上，亚洲大陆的高度场偏低，而太平洋上的预报值偏高。

（3）数值预报对有些天气系统预报能力弱

经统计，日本数值预报对气旋的新生和移动报得比较好，特别是江淮气旋北上和渤海气旋新生，预报正确率高。对于副高和东北冷涡切断低压等一些系统，预报正确率较低；数值预报对低纬地区，预报效果较差，而对中高纬地区预报效果较好；对山地预报效果较差，平原预报效果较好。

4、数量统计方法

天气预报的教理统计方法是应用概率论和数理统计方法，对大量的气象历史资料进行综

合的分析，从中找出预般因子与预报对象之间的统计相关规律，并运用这些规律来制作天气预报。在实际天气预报中，结合数理统计方法预报天气还有完全预报法和模式输出统计法。

4.1 完全预报方法

完全预报法除了可以利用较长时期的历史资料，建立不同地区不同季节较稳定的统计关系外，还能较好地反映局地天气的特点，具有较高的预报精度。同时，当数值预报模式改动时，建立的统计关系不受影响，不影响业务工作的进行。另外，在建立统计模型时还可吸收天气分析预报经验。也能利用完全预报的结果总结天气预报经验，加深对天气的认识。

然而，这种方法没有很好考虑数值预报的系统误差，而这些误差会直接影响预报正确率的。其次是历史天气图上许多有关的物理量资料缺乏，较好的物理量因子难以选进方程组中去。

4.2 模式输出统计方法

模式输出统计法是直接把数值预报模武的输出资料(形势场和物理量场的预报值)作为预报因子，与同时刻的天气实况建立统计关系，来制作客观定量的预报。据吉林，上海等地的使用和检验证明，MOS方法的预报效果优于完全预报。这是由于MOS方法引入了其他预预方法难以引进的许多预报因子有关。如垂直速度、边界层的风和温度、三维空气轨迹等。另外，MOS预报方法可以自动的调节和弥补数值模式系统性偏差。例如，数值预报对某一槽脊系统的预报偏慢(24小时偏慢3个经度)，则根据这种槽脊有关物理量，统计其与实际天气的关系，建立统计关系式，这样就能把天气区预报在较接近实际的位置上。

但是，这种方法要求至少l-2年的数值顸报输出物理景数据，用来建立MOS 方程的样本资料，且数值模式一旦有了改进和变动，就会在一定程度上影响MOS预报的效果，这也是MOS预报的局限性。

5、结语

虽然，不同的天气预报方法各有优缺点，对复杂多变的天气难以做到百分之百的精确程度，但天气情况终究只不过是一种大气现象而已，总有其发生、发展、变化的规律，而这些规律当然也是可以为人们所认识的。相信随着现代科技的发展、人类认识手段的提高，大气演变的规律一定会被人们了解得更清楚，天气预报的水平也一定能让人们满意。