天气预报的发展历程

7、综合应用多种气象信息和先进技术方 法的现代天气集合预报阶段（续）
数值模式发展特点： 海洋－大气－冰雪－陆地耦合模式 区域中尺度模式，多重嵌套模式、变分辨率模式 预报方法： 集合预报 ：多初值集合；多模式集合；多物理过程 集合 超级集合预报：多初值集合＋多模式集合＋多物理过程 集合 长期预报： 动力延伸预报，动力相似预报

V. Bjerknes
主要预报方法 天气图＋预报员经验=>外推预报 通过分析地面天气图，发现了与天气关系密切的气压 特征型：锋面、气旋、反气旋、锋面气旋等，据此作 出外推预报。
4、锋面、气旋和气团学说 的提出（挪威学派 诞生）（续）

大约在皮叶克涅斯的气旋模式问世的前后，气象学 进入了一个迅速发展的时期。为航空发展所促进，高 层大气观测成了日常工作。飞机本身也提供了在越来 越高的高度上测定气压、气温和湿度的工具。风则通 过观测陆地台站施放的气球所经的路径来研究。二十 世纪三 十年代出现了无线电探空仪，这是一种可以吊在气象 气球下在上升过程中发送压、温、湿资料的仪器。自 四十年代雷达臻于完善以来，无线电探空气球一直通 过无线电讯号进行跟踪，从而使得风的测定即使天空 云层密布也可进行。
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城 市 天 气 预 报 业 务 流 程
冻雨
健康与卫生
山体滑坡 泥石流 龙卷 台风 沙尘 雾 冰雹
与国土 资源部 联合
常规气象预报/警报 （温、压、湿、风、降水等）
洪水 渍涝 流域面雨量
城市生态 绿色生产率 粮食安全、生态
农业ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ象与生态
空气污染 气溶胶组分 核/有害污染物 污染气体
与国家环保 总局联合
与水利 部联合
已经开展的预报业务
未来可以开展的预报业务
中央气象台
短期天气预报业务流程
短期天气预报服务
Weather Forecast services
决策预报服务
Service Forecast for Decision Making
公众预报服务
Services Forecast for The Public
指导预报服务
Services Forecast for The Duidance
降水落区预报流程图
天气实况 场 卫星云图 雷达图像 EC形势预报 MOS降水预报 日本形势预报 德国降水预报 T213形势预报及物理量 T213降水预报 日本降水预报
上一班的落区预报
会商结论
降水落区预报
调出评分站点
存盘，下发
目的：中央台自己制 目的：中央台自己制作 作早间和午间城市预 早间和午间城市预报， 报，生成ci文件； 生成ci文件； MMDD表示当天日期 MMDD表示当天日期
报告内容
1.
2. 3.
4.
5. 6. 7. 8.
前言 天气预报发展的萌芽时期 地面天气图的诞生 锋面、气旋和气团学说的提出（挪 威学派诞生） 天气预报理论和技术跨越式大发展 阶段 现代天气预报的初始阶段 综合应用多种气象信息和先进技术 方法的现代天气集合预报阶段 结语
1、前言
（1）天气预报与大夫看病相类似； （2）天气预报首先是战争的需要 举例：诸葛亮借东风； 偷袭珍珠港：等等 （3）天气预报发展的基础
•创立东亚大气环流和季节突变理论
•创立大气长波能量频散理论 •创立大气运动的适应尺度理论 •阻塞高压形成和维持的理论
•开拓全球变化科学新领域
•未来天气气候预测系统的构建
叶笃正大气长波 能量频散理论， 为现代大气长波 的预报提供了理 论基础 ＝》 中期天气预报
上、下游效应；长波调整；上游关键区
例如
冬季：地中海、欧洲大西洋沿 岸脊

3、地面天气图的诞生
1820年，在气压、温度、湿度、风等气象要 素的测定和气象观测站网逐步建立的条件下，布 兰德斯绘制了历史上第一张天气图（欧洲部分）， 开创了近代天气分析和天气预报方法，1855年 法国人莱伐尔用天气图追索克里米亚战争时出现 的风暴，1860年英国人弗兹罗在伦敦用电话收 集天气报告绘成天气图，至此地面天气图逐步成 为天气预报的主要工具。
1980年代以后有下列进展：
1. 欧洲中期数值预报中心（ECMWF）的建立 2. 美国国家气象中心（NMC）数值预报 3. 日本数值天气预报 4. 中国A模式、B模式、T63、T106、T213、T639等数 值模式。 短期预报＝数值预报＋统计＋经验解释 中期预报＝数值预报＋超长波分析 气候预测：概率统计，数值模式、相似预报 动力＋统计预报 （丑纪范院士）
3、地面天气图的诞生（续）
(1820---第一次世界大战)

特点： （1）由感性上升到理性；
（2）由定性到定量；
（3）空间上由点拓展到面 ；
（4）初步展现了各气象要素（压、
温、湿、风等）场之间的关系
4、锋面、气旋和气团学说 的提出（挪威学派 诞生）
1920年前后（从第一次世界大战后到第二次 世界大战前），气象学家皮耶克尼斯，索尔 贝格和伯杰龙等提出的锋面、气旋和气团 学说，为天气分析和预报1～2天以后的天 气变化奠定了理论基础。至此，以 V. Bjerknes为代表的挪威学派形成。
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大气探测技术 数学、物理、天气、 动力学理论的发展
计算理论和 技术的发展
通讯技术水 平的提高
2、天气预报发展的萌芽时期
(公元前约350年 -1820年之前)

对大气中各种现象的认识是直觉的、经验性的； 气象观测仪器的发明：16-18世纪，温度、气压、 风和湿度等测量仪器的陆续发明，如1593年前 后伽利略发明温度表；1643年托里拆利发现气 压表原理；等等。 人们仅仅是处于某一点上来感受有大气运动所造 成的天气变化。
目 的 ： 生 成 fc 文 目的：生成fc文件 件，也包括校对 ，也包括校对程序 程序。 。
目的：预报产品分发（电 目的：预报产品分发（电视 视、电台、专业台等）。 、电台、专 MMDD1 表 示 前 一 天 日 期 业 台 等 ） 。 MMDD1 表 MMDD2表示当天日期 示 前 一 天 日 期
6、现代天气预报的初始阶段
( 1960年以后)

现代先进计算、探测、遥感手段的综合应用；
天气学（图）预报方法、统计预报方法和数值
预报方法的综合运用；
1960年以后，随着电子计算机技术的飞速发 展，特别是雷达、卫星、遥感及其反演技术的突 破性进展，使天气预报业务发生了巨大的变化。 动力数值预报技术和水平得到了巨大的发展，统 计天气预报也随着统计学的发展而成为气象科学 的另一门重要学科。在这两者的支持下，业务天 气预报水平发生了质的飞跃，并逐渐向客观、定 量、长时效发展。然而，传统的天气学，特别是 天气图分析方法，在短期天气预报方面的作用仍 发挥着重要的作用，特别是在地方性天气的预报 方面，与动力数值预报相结合，甚至起着举足轻 重的作用，为其他天气预报方法所无法取代。
专业预报服务
Services Forecast for The Specialized
防灾减灾
Disaster prevention and Reduction
电视服务
TV
天气会商
Weather
农业服务
Agriculture
Services
Discuss
指挥生产
Production Management
其它服务
Other Techniques
其它专项
Others
天气预报服务方式和要求
公众服务：电视，广播，电话，报纸，网络 决策服务：电话，专题报告，有线传送 专项服务：电话，专题报告 指导预报：电视，电话，传真，有线传输 卫星传输，网络 优质服务要求：准确，及时，有针对性 提高服务水平关键：职业道德，服务意识， 技术水平，现代化建设
5、天气预报理论和技术 跨越式大发展阶段（续）
在这个时期，预报业务除了继续使用锋面 理论外，还充分使用动力气象学理论得到的运 动方程，结合高空天气图，总结地方性的天气 预报经验，使预报水平得到明显提高。此时， 由原始的电子计算机制作的气压预报图也开始 在业务预报中进行试用。
Carl-Gustaf Rossby: Long waves in the westerly
5、天气预报理论和技术 跨越式大发展阶段

高空气象观测得到迅速发展 ，天气分析从二 维扩展为三维 ； 四十年代初芝加哥学派的形成，罗斯贝长波理 论、大气环流理论（三圈环流）的提出；使得 天气学原理日趋完善； 动力气象学理论的快速发展，为数值天气预报 的开展奠定了理论基础；



数值天气预报的诞生 ，1950年
fcMMDD20.0721
目的：中央台制作的客 目的：中央台制作的客观 观要素城市预报，生成 要素城市预报，生成ci和 ci和fc文件； fc文件；
目的：上面的程序检查 目的：上面的程序检查客 客观要素预报有无漏报 观要素预报有无漏报或温 或温度差异过大；右边 度差异过大；右边的程序 的程序检查地方台的城 市预报 检查地方台的城市预报
C. G. Rossby
计算机模式外推： Charny 的正压 数值模式预报
•提出了行星波的斜压不稳定理论； •提出了大气运动的尺度分析理论； •1950 第一次成功的数值天气预报
理论： 绝对涡度守恒
方程：正压无辐散涡度方程
J. Charney
工具：计算机
Early days of NWP
•开创青藏高原气象学研究
国外天气预报流程
A:预报和服务内容
拟写国外天气预报电视稿 制作世界80城市24、48小时天气预报 决策服务、日常用户服务及临时任务
一
B:预报参考工具及资料
11、 欧洲中心南、北半球：地面气压场、500HPA高度场、850HPA温
度预报场的00、24、48、72小时预报图。 22、全球地面各时次实况资料。 33、日本、德国24、48、72小时降水预报资料。 44、覆盖全球五大洲的静止气象卫星云图 (1) 西太平洋、亚洲东部、澳大利亚地区云图 (2) 印度洋、欧洲东部、亚洲西部地区云图 (3) 欧洲、非洲地区云图 (4) 大西洋、北美洲东部、南美洲地区云图 (5) 东太平洋、北美洲西部的云图
MMDD2表示当天日期
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7、综合应用多种气象信息和先进 技术的现代天气集合预报阶段


9210工程的全面实施，推动了我国气象现代化业务上了 一个新台阶，气象通信水平和通信能力得到了大幅度提 高，各种常规、非常规观测资料的快速采集处理、分析 加工制作产品及其高速传输成为现实，为天气预报的客 观化、定量化、自动化创造了良好的条件。 主要特点是从传统的以天气图和经验分析为主的作业 方式向以数值预报产品为基础，以人机交互系统为主要 平台（如MICAPS系统 ），综合应用各种气象信息和各 种先进技术方法的现代天气预报作业方式转变。预报产 品也逐步走向定时、定点、定量和可视化。
电台服务
Radio
下发产品
Product
水利服务
Water Conservancy
Services
重点工程
Key projects
电话服务
Telephone Services
交通服务
电话服务
Telephone Services
Transportation
森林防火
Forest fire Prevention
罗斯贝 长波移 速公式
天气预报中的一个关键问题
• 槽和脊相间的西风带波动是中纬度最基本的天 气形势
好天气
坏天气
•正确地预报槽脊的位置和强度变化是中纬 度天气预报的关键
Rossby 波——大气长波理论 的创立
基于Rossby长波理论的外推预 报——绝对涡度守恒 外推预报工具：变压图、变高图、 锋区、波谱分析图、预报指标….