科學天氣預報課件演講人：日期：目錄CATALOGUE天氣預報的基本原理大氣層結構與天氣現象氣象儀器與觀測技術數值天氣預報模型與實際應用天氣預報的制作與發布流程提高天氣預報準確性的方法探討01天氣預報的基本原理PART天氣預報的定義天氣預報是基于大氣科學和水文學等科學知識，對未來一段時間內的天氣狀況進行預測和報告。天氣預報的目的為公眾、政府和企業提供準確的天氣信息，以便合理安排生活、生產和防災減災。天氣預報的定義與目的氣象觀測與數據收集地面觀測通過氣象站、觀測塔等設備，對氣溫、濕度、氣壓、風向等氣象要素進行實時觀測。高空氣象觀測利用探空氣球、氣象飛機等工具，對高空的氣溫、濕度、風向等要素進行觀測。氣象衛星遙感通過氣象衛星遙感技術，獲取大范圍、連續的氣象數據，如云層分布、海洋表面溫度等。數據收集與傳輸將觀測數據通過有線或無線方式傳輸到氣象中心，進行數據分析和處理。數值天氣預報模型簡介數值天氣預報模型概述利用數學物理方程和計算機技術，對大氣運動進行數值模擬和預測。02040301常用的數值天氣預報模型如全球大氣環流模型、區域氣候模型等，具有不同的分辨率和預報時效。模型的輸入與輸出輸入初始氣象場數據、邊界條件等，輸出未來一段時間內的氣象要素預報值。模型的優缺點數值天氣預報模型具有較高的預報精度和時空分辨率，但受到計算能力和初始數據誤差的限制。01020304常用的評估指標包括均方誤差、平均絕對誤差等。天氣預報的準確性評估評估指標改進觀測技術、提高模型精度、加強數據同化等是提高天氣預報準確性的有效途徑。提高準確性的方法初始數據誤差、模型誤差、計算誤差以及觀測誤差等都會對天氣預報的準確性產生影響。影響準確性的因素通過對比預報值與實際觀測值之間的差異，評估天氣預報的準確性。準確性評估方法02大氣層結構與天氣現象PART溫度隨高度升高而降低，空氣對流運動顯著，是天氣現象發生的主要區域。溫度隨高度升高而升高，氣流以平流運動為主，天氣晴朗，有利于飛行。氣溫隨高度升高而降低，大氣壓力低，空氣稀薄，氣象條件惡劣。溫度隨高度急劇升高，空氣極其稀薄，電離程度增強，能反射無線電波。大氣層的垂直結構特點對流層平流層中間層熱層常見天氣現象及其成因分析降水現象包括雨、雪、冰雹等，由大氣中水汽凝結而成，受氣溫和濕度影響。風由氣壓差引起的空氣流動，受地球自轉和地表形態等因素影響。霧和霾霧是由水汽凝結而成，霾是由大氣中懸浮顆粒物引起，對人體健康有害。雷電由云層內部電荷分布不均引起，常伴隨著強對流天氣。極端天氣事件的預測與防范極端高溫加強防暑降溫措施，減少戶外活動，確保電力供應安全。暴雨洪澇提前疏浚排水系統，加強水庫和堤防巡查，做好人員轉移準備。臺風加強預警和監測，及時轉移危險地區人員，減少財產損失。寒潮做好保暖措施，加強農業防寒，防止農作物受凍害。導致極端天氣事件頻發，降水分布不均，加劇水資源短缺。全球變暖氣候變化對天氣的影響威脅沿海城市安全，加劇海水入侵和土壤鹽堿化。海平面上升影響植物生長和動物棲息，加劇生物多樣性減少。生態系統失衡氣候變化導致種植結構調整，影響糧食安全和農業可持續發展。農業生產受影響03氣象儀器與觀測技術PART溫度計測量空氣溫度的儀器，常用的有水銀溫度計、電阻溫度計等。氣壓計測量大氣壓力的儀器，常見的有水銀氣壓計、空盒氣壓計等。濕度計測量空氣濕度的儀器，包括干濕球濕度計、電子濕度計等。風向風速計測量風向和風速的儀器，有風向標和風速計的組合，也有獨立的測量儀器。地面氣象觀測儀器介紹衛星遙感通過衛星上的氣象傳感器，獲取大范圍的天氣數據和圖像，提高預報精度。遙感技術在天氣預報中的應用01紅外遙感通過紅外傳感器探測地表和大氣中的紅外輻射，獲取溫度信息和水汽分布。02微波遙感利用微波的穿透性，獲取大氣中的水汽、云和降水信息，用于天氣預報。03激光雷達利用激光束進行大氣探測，獲取大氣中的氣溶膠、云和污染物的分布和高度信息。04識別雷達圖像中的回波強度、速度、譜寬等信息，判斷降水的強度、分布和移動趨勢。識別衛星圖像中的云層、地表特征、海洋和陸地等信息，判斷天氣系統的位置和強度。利用紅外圖像可以探測到云層和地表的熱輻射，判斷云層的厚度和高度，以及地表的溫度分布。利用微波圖像可以穿透云層，獲取云層和降水內部的結構和強度信息。雷達和衛星圖像解讀技巧雷達圖像解讀衛星圖像解讀紅外圖像解讀微波圖像解讀自動化觀測系統的發展趨勢觀測要素多樣化除了傳統的溫度、濕度、氣壓等氣象要素，還將增加空氣質量、輻射等要素的觀測。觀測精度提高通過采用更先進的傳感器和數據處理技術，提高觀測精度和穩定性。觀測時空分辨率提高通過增加觀測站點和觀測頻次，提高觀測數據的時空分辨率，為天氣預報提供更精細的數據支持。觀測系統智能化利用人工智能和大數據技術，實現觀測數據的自動處理和分析，提高天氣預報的自動化和智能化水平。04數值天氣預報模型與實際應用PART數值天氣預報模型的定義通過數學方程描述大氣物理過程，利用計算機進行數值求解，以預測未來天氣狀況。數值天氣預報模型的發展歷程從早期的簡單模型到現代的高分辨率模型，隨著計算機技術和觀測數據的不斷進步而逐步完善。數值天氣預報模型的種類包括全球模型、區域模型和有限區域模型等，以滿足不同天氣預報需求。數值天氣預報模型的基本原理輻射、云物理、降水、地表相互作用等過程，是數值天氣預報模型中的重要組成部分。物理過程對于無法顯式描述的物理過程，采用參數化方法進行近似處理，如降水過程中的云微物理過程和輻射傳輸過程等。參數化方案根據不同的天氣系統、預報要求和計算資源等因素，選擇合適的參數化方案進行預報。數值天氣預報模型中的參數化方案選擇模型中的物理過程和參數化方案初始化模型開始計算時需要確定初始狀態，包括氣象要素的分布和狀態等，通常由觀測數據和同化技術得到。邊界條件模型計算過程中需要不斷輸入外部信息，如地表類型、太陽輻射等，這些信息稱為邊界條件。初始化和邊界條件對預報結果的影響初始條件和邊界條件的準確性直接影響數值天氣預報的準確性，需要盡可能地利用觀測數據和同化技術來提高初始條件的準確性。模型的初始化和邊界條件設置數值天氣預報模型在臺風路徑預測中的應用通過數值天氣預報模型可以預測臺風的移動路徑和強度，為防災減災提供科學依據。實際應用案例：臺風路徑預測臺風路徑預測的難點臺風路徑受到多種因素的影響，如地形、氣象條件等，預測難度較大。數值天氣預報模型在臺風路徑預測中的改進通過不斷改進模型中的物理過程、參數化方案和資料同化技術等，提高臺風路徑預測的準確性和可靠性。05天氣預報的制作與發布流程PART氣象觀測利用地面觀測站、氣象衛星、雷達等設備，收集氣溫、濕度、氣壓、風向、風速等數據。數據同化將觀測數據與數值預報模型結合，通過數據同化技術提高預測準確性。數值天氣預報利用高性能計算機和數值預報模型，對未來天氣進行預測。預報員修正預報員根據經驗和實際情況，對數值預報結果進行修正，形成最終預報。天氣預報的制作過程揭秘多種預報產品的制作與發布短期天氣預報通常包括未來0-12小時的天氣情況，如天氣狀況、溫度、降水等。中期天氣預報預測未來3-15天的天氣趨勢，如溫度升降、降水概率等。長期氣候預測預測未來數月至數年的氣候趨勢，如干旱、洪澇、臺風等。專項天氣預報針對特定需求，如農業、航空、海洋等制作的天氣預報。預報效果的評估與反饋機制預報準確性評估通過對比實際天氣與預報結果，評估預報的準確性。預報效果統計統計預報的準確率、漏報率、誤報率等指標，以評估預報效果。用戶反饋收集公眾、行業對預報效果的反饋，為改進預報提供依據。預報員培訓與提高根據評估結果和反饋，對預報員進行培訓和技能提高。公眾服務為公眾提供準確的天氣信息，幫助公眾合理安排生活、出行等。天氣預報在公共服務中的應用01農業生產提供農業氣象服務，指導農民進行農事活動，預防氣象災害。02航空航海為航空、航海等提供專業氣象服務，確保飛行和航行安全。03災害預警與應急響應及時發布氣象災害預警信息，為防災減災和應急響應提供決策支持。0406提高天氣預報準確性的方法探討PART提高觀測數據的精度和準確性，包括地面觀測、雷達、衛星等多種觀測手段的數據融合。觀測資料的質量控制研究和開發新的數據同化算法，提高觀測資料在模式中的利用率。觀測資料同化方法的研究優化背景場誤差協方差矩陣，提高分析場的精度。背景場誤差協方差矩陣的估計數據同化技術的改進方向提高模式的分辨率，精細地描述大氣中的物理和化學過程，減少模式誤差。高分辨率數值模擬優化和改進模式的物理過程參數化方案，提高模式對復雜天氣過程的模擬能力。物理過程參數化方案的改進加強邊界層過程的觀測和模擬，提高模式對邊界層氣象要素的預報能力。邊界層過程的精細描述模型分辨率和參數化方案的優化010203多模式集合預報方法的研究進展模式集合預報技術的原理集合預報產品的評估和檢驗集合多個不同模式的結果，通過統計方法提高預報的準確率。多模式集合預報系統的建設構建多模式集合預報系統，包括模式的選擇、集合方案的確定和集合預報