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和大家一起学习“天气图分析”(连载,不断更新中)

楼主#
更多 发布于:2011-01-10 10:58
本帖资料来自网络,不可用于商业用途,仅供学习交流使用。

节选自解放军理工大学气象学院教材

提供PDF下载和网帖浏览两种方式。
注意:
1、帖子内容仅含1-3章,部分过时内容和基础内容有删节
2、请到4-5楼下载pdf文件,要全部下载完三个压缩包后放在一个文件夹里解压。

 

图片:QQ截图未命名.JPG




第一部分  天气图分析

第一章 天气图分析概述


天气图是在特制地图上绘制的用于表示一定区域某一时刻大气状态的气象
图。在天气图上,填有各地同一时刻的气象要素观测值,绘有等值线、天气区和
某些天气符号,能显示各种天气现象、气象要素和天气系统的分布及其相互关系。
对天气图的连续分析和研究,就可以获得天气过程发生发展演变的规律,从而作
出天气预报。因此,天气图是制作天气预报的基本工具之一。

天气图分析就是对天气图上各种天气系统和气象要素的分布状况及其演变进
行分析的过程。因为天气现象是发生在三度空间里的,所以仅仅依靠一张平面图
来分析天气,显然是不够的。为了详细观察三度空间的实况,在实际业务工作中,
除了绘制地面天气图(简称天气图)外,还绘制等压面图(简称高空图),以及探
空图、剖面图、单站高空风图等辅助图表。

天气分析就是根据天气学和动力气象学原理,对天气图和其它大气探测资料
所做的用于揭示天气性状的分析。天气分析是制作天气预报的重要步骤和前提,
目的是了解天气系统的分布和空间结构、演变过程及其与天气现象的关系,为制
作天气预报提供依据。因此,只有对天气形势作出正确的分析后,才有可能作出
正确的天气预报。

§1.1 天气图底图

天气图底图是用来填写各地气象站观测记录的特种空白地图。天气图底图上
标绘有经纬度、海陆分布、地形等,以便分析时考虑下垫面对天气的影响。底图
上还标有气象站的区号、站号和主要城市名称,供填图和预报时使用。底图上的
范围和比例尺的大小主要根据天气分析内容、预报时效、季节和地区等而定。本
节将简单地介绍天气图底图投影的有关知识。
 
一、地图投影

地球是一个椭球体,长轴半径长6378.2km,短轴半径长6356.9km,相差 0.3%,
可以近似地看做是圆球体。把具有球形的地球表面情况表现在平面上,必须要有
专门的投影技术。一般将地球上的经、纬线及海岸线在平面上表示出来的方法叫
做地图投影。地图投影的方法有很多种,在天气分析和预报工作中,选择地图投
影方法时,主要考虑以下几点:

(1)正形:即在每一点上,经圈及纬圈的缩尺一样,地球上两交线间的交角
也保持不变,这样可保持地区的形状。

(2)等面积:即各区域的缩尺一样,因而在底图上的任一区域的面积,都与
实际地球表面该区域的面积有一定比例关系,但形状和方向有差异。

(3)正向:即保持方向准确,各区域经纬线都正交。

在天气分析上主要考虑正向和正形,因为这样可以保证图上风向的准确以及
气压系统的形状和移动方向与实际相同。常用的天气图底图有以下三种:

1、兰勃特(Lambert)正形圆锥投影

这种投影法也称双标准纬线圆锥投影法,是将平面图纸卷成圆锥形,与地球
仪的30º和 60º纬圈相割,并把光源置于地球中心(图 1.1中的O 点),将经纬线及
地形投影到圆锥形的图纸上,然后将图纸展开成扇形,再加适当订正,即得兰勃
特投影图(图1.2)。

在这种投影图上,经线呈放射形直线,纬线呈同心圆弧,相割的两纬圈(30º
和 60º)的长度与地球仪上对应处的实际长度相符,称为标准纬线。在两标准纬线
之内各纬圈的长度相应地缩小了。而在两标准纬线之外各纬圈的长度则相应地放
大了。这种图的中纬度部分基本满足正向和正形的要求,因此,最适用于作中纬
度地区的天气图。欧亚高空图和地面图一般都采用这种投影。

 

图片:QQ截图未命名2.jpg



2、极射赤面投影

这种投影方法是将光源置于南极 S,平面图纸 MN 与北纬 60º相交割,把地球
表面上各点投影在此平面图纸上。例如球面上A、B、C、D四点分别投影到平面MN
上 A’、B'、C'、D’的位置上,用这种投影法作成的地图,其经线为一组由北极
向赤道发出的放射形直线,纬线为一组围绕北极的同心圆(图 1.3和图 1.4)。这种
投影保持正向和正形,但放大率随纬度的不同而不同。纬度愈低,放大率愈大。
这种图表现高纬度地区比较真实,一般用作北半球天气图和极地天气图。

 

图片:QQ截图未命名3.jpg



3、墨卡托(Mercator)投影
这种投影方法如图1.5所示,用一圆筒面与南北纬度22.5º圈相交,光源放在
地球中心进行投影。把圆筒展开便作成一张地图。在这种地图上经、纬线都是以
直线表示的。
由于在低纬地区用这种投影与实况较为接近,而在高纬地区投影面积放大倍
数太大。所以这种图主要适用于作赤道或低纬地区的天气图底图(图 1.6)。

 

图片:QQ截图未命名4.jpg



在天气图上作各种物理量计算时,常要考虑地图投影法的放大率(或放大系
数)。从天气学的要求考虑,希望放大系数能近于 1。为了便于参考,我们把各种
投影法的放大系数 m值列于表1.1 中。
 
 

图片:QQ截图未命名5.jpg



二、地图比例尺

比例尺基础知识(略)

底图与比例尺

由于兰勃特正形圆锥投影图在各纬度上放大率是不同的,故需用复式图解尺
表示其缩尺。其特点就是对不同的纬度用不同的缩尺来表示,使用时必须注意与
纬度配合,才能正确表示出实际距离。

在我国常用的天气图上有时同时用(1)和(3)两种表示法标出。

天气图底图缩尺的大小与所要分析的天气客体的规模和底图范围有关。小缩
尺的底图适宜于研究大规模的天气客体,大缩尺的底图只适宜于研究规模小的天
气客体。对于我们研究大规模的天气客体来说,地图缩尺二般为千万分之一到几
千万分之一。我国目前所用的东亚天气图的缩尺为 1:10000000,即图上 lcm 相当
于实际 100km;欧亚天气图的缩尺为1:20000000,即图上lcm 相当于实际 200km;
北半球天气图的缩尺为1:30000000,即图上lcm 相当于实际300km。

关于底图范围大小的选择,主要视预报的时效和季节而定,如用作中长期天
气预报的底图范围就应该大一些,甚至需要整个北半球天气图。在冬半年,高纬
大气活动(如寒潮的侵袭)对我国影响较大,故底图范围应包括极地或极地的一部
分;在夏半年,低纬度和太平洋上的大气活动(如台风、副热带高压)对我国影响
较大,故底图上低纬度和太平洋区域应多占些面积。处于中纬度地带的我国,主
要受西风带的天气系统影响和控制。为了预先察觉从西边或西北边来的天气系统
的侵入,底图的范围应尽量包括我国西部或西北部地区。

 

图片:QQ截图未命名6.jpg




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冬腌菜
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发布于:2011-01-10 11:49
请问一下,如果方便的话,能不能上传一个pdf?
我寒假开始应该要学点东西了,以后的方向估计很有可能和气象相关
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老干部
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2楼#
发布于:2011-01-10 11:52
回 1楼(冬腌菜) 的帖子
pdf太大,传出来都是好几截,有兴趣下载的就少了
其实发个pdf上来显然是更省事的,但就怕有人因为不方便下载就不看了
这些基础的东西还是辛苦点弄成帖子发上来,大家都能看到最好

你要pdf没问题啊,传给你或者待会儿上传下
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yuloucn
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3楼#
发布于:2011-01-10 12:03
我要学啊!LJJ关注台风比我晚3年,追风和我同时,居然超过我那么多····
爾郎家喫著無咯?
-吃著爾郎家!
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老干部
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4楼#
发布于:2011-01-10 12:38
 天气图分析和短期天气预报.part1.rar
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5楼#
发布于:2011-01-10 12:39
 天气图分析和短期天气预报.part2.rar
 天气图分析和短期天气预报.part3.rar  
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yuloucn
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6楼#
发布于:2011-01-10 20:33
引用第5楼老干部于2011-01-10 12:39发表的  :
 [附件]
 [附件]  

全部损坏了?
爾郎家喫著無咯?
-吃著爾郎家!
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老干部
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7楼#
发布于:2011-01-10 20:45
没有吧,我刚才自己又下载了一遍,都挺好的。

你是三个都下载下来再解压的吧?
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老干部
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8楼#
发布于:2011-01-11 10:11
1.2 天气图分析的基础知识

要正确地进行天气图分析,首先要清楚天气图上各种符号、记录的含义,以
及在天气分析中一些常用的或专业的名词和概念。下面简要介绍天气图分析中的
有关基础知识。

一、一些常用专业名词的含义

1、天气

一定地区某一时刻或某一时段内的大气综合状态。通常用气温、气压、湿度
以及发生在大气中的风、云、雨、雪、雷电等现象来表示。也有把影响人类日常
生活、生产的大气现象和状态,例如阴、晴、冷、暖、干、湿等作为天气的。
 
2、天气系统

在气象要素空间分布上具有典型特征的大气运动系统。是气旋(低气压)、反
气旋(高气压)、锋、高空槽(切变线)脊、台风、飑线、龙卷、雷暴、热带云团
等系统的总称。习惯上,称发生在温带地区的天气系统为温带天气系统,发生在
热带 (副热带)地区的为热带 (副热带)天气系统。
 
3、天气分析

根据天气学和动力气象学原理,对天气图和各种大气探测资料进行的描述、
操作、推断的过程。目的是了解天气系统的分布和空间结构、演变过程及其与天
气变化的关系,为制作天气预报提供依据。

对天气图的分析内容主要包括:

(1)气压场分析,通常用等压线或等位势高度线的分布表示气压的空间分布。
(2)气温场分析,通常用等温线的分布表示气温分布和大气的热力结构。
(3)湿度场分析,通常用等比湿线或等露点线的分布表示大气中水汽含量的分
布。
(4)风场分析,通常用流线和等风速线表示大气的流动状态。


天气图分析采用的方法有传统的手工分析和客观分析两种。客观分析是利用
计算机将分布不规则的气象站的观测资料内插到规则的网络点上,然后进行等值
线分析。随着大量非常规气象资料的增加,又提出了最优(统计)插值、分析与预
报模式相结合的“四维同化”分析方案。

大气探测资料分析,包括气象要素场的诊断分析、卫星云图分析和雷达回波
图分析等。诊断分析是对某时刻的各种大气物理量,如垂直速度、涡度、散度、
水汽通量、水汽通量散度、能量场等作出的计算,借以寻求其空间分布特征及其
与天气系统发生、发展的关系。卫星云图分析是对气象卫星云图上的各种云系的
性状、大范围分布和某些特征云型的分析,借以识别各类天气系统,判断其位置、
强度、推断其发展趋势,估计降水和风,进而预报未来的天气。雷达回波图分析,
是对天气雷达回波的形态、强度、结构、分布和变化特征等所作的分析,借以了
解云体和降水的性质与演变,测定降水强度和云中含水量,推断天气系统特别是
中小尺度天气系统的未来变化,为监视和预报天气变化提供依据。随着大气探测
和电子计算机等新技术的发展,天气分析的内容和方法日益丰富,并逐步实现客
观化、定量化和自动化。

4、大气运动尺度

从空间和时间上权衡大气运动的一种人为标准,依运动的水平尺度进行分类,
如表1.2。

 

图片:QQ截图未命名.jpg



5-7、风力等级、热带气旋等级、西北太平洋热带气旋命名(略)

风力等级相关知识可去搜索引擎搜索;热带气旋等级、热带气旋命名可参考国标GB/T 19201-2006、GB/T 19202-2003。
详细讲解可参考论坛“台风概论版”置顶帖的相关内容。


8、 常见天气及判断标准

提醒:部分天气判断标准已过时,如特大暴雨的标准已提升为24小时250mm。具体可参考中国气象局气象标准库,先查到国标号,再到搜索引擎查阅相关内容。

http://standard.cma.gov.cn/html/stddata/qxgjstd/index.html


1、晴  
天空无云或虽有零星的云层,但云量与天空面积不到十分之一者,称为晴。
有时天空中出现很高很薄的云,但对透过阳光很少影响,也称为晴。

2、少云
中、低云的云量占天空面积十分之一至十分之三或高云云量占天空面积十分
之四至十分之五。

3、多云
中、低云的云量占天空面积十分之四至十分之七或高云云量占天空面积十分
之六至十分之十。

4、阴
中、低云的云量占天空面积十分之八及以上。

5、雨
呈滴状,落在水面上会激起圆形波纹和水花,落在干地上会留下湿斑,很快
润湿地面。

6、毛毛雨
水滴很小,随风飘动,几乎分辨不出它在下降,落在水面上不会激起波纹和
水花,落在干地上没有湿斑,只是很均匀地慢慢润湿地面。

7.雪
呈片状,多为六角形,白色不透明,常缓缓飘落,雪片和雨滴同时下降,或
雪片在降落过程中已经开始融化,形成半融化的雪,则为雨夹雪。

8、米雪
多呈粒状或杆状,为白色或乳白色,不透明,直径<1 毫米,落在地面和坚硬
物体上不反跳,多降自稳定的云层。

9、霰
多呈球状和园锥状,为白色或乳白色,不透明,直径约2-5毫米,松软易压
缩,着硬地会反跳,多落自不稳定的云层。

10、小雨
指 1小时内的雨量≤2.5 毫米的雨;或24 小时内的雨量<10 毫米的雨。

11、中雨
指 1小时内的雨量为2.6-8.0 毫米的雨;或 24 小时内的雨量为10.0-24.9 毫
米的雨。

12、大雨
指 l 小时内的雨量为 8.1-15.9 毫米的雨;或 24 小时内的雨量为 25.0-49.9
毫米的雨。

13、暴雨
指 1小时内的雨量为16 毫米以上的雨;或 24小时内的雨量为50毫米或以上
的雨。

14、小雪
指下雪时水平能见度在1000 米或以上,24 小时内雪量≤2.5 毫米的雪。

15、中雪
指下雪时水平能见度在500-1000 米之间, 24小时内雪量为2.5-5.0 毫米的
雪。

16、大雪
指下雪时,水平能见度≤500 米,24 小时内雪量大于5 毫米的雪。

17、大暴雨
指 24 小时内雨量为100-200 毫米的雨。

18、特大暴雨
指 24 小时内雨量为>200 毫米的雨。

19、扬沙
较大的风速将大量的尘土沙粒从地面吹起飞扬于空中的现象。出现时使阳光
减弱,天空颜色发黄,垂直能见度较差,水平能见度不小于1000 米。

20、沙暴
强风将大量的沙粒尘土猛然地卷入空中的现象。出现时,黄沙滚滚,遮天蔽
日,使阳光昏暗,天空呈土黄色,垂直能见度恶劣,水平能见度小于1000 米,其
中水平能见度小于 500 米的为强烈沙暴;水平能见度 500 至小于 1000 米的为轻微
沙暴。

21、飑
突然发生的持续时间短促的强风。它多出现在冷锋的前部,往往伴随着风向
突然转变,气温剧降、气压急升等现象,甚至同时出现雷暴、阵雨、冰雹。当出
现飑时,风速大幅度骤增,最大风速常达20 米/秒左右,有时可达50米/秒以上。  

22、云底高范围
各类云在我国的常见云底高范围,如表1.6。
 

图片:QQ截图未命名2.jpg


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9楼#
发布于:2011-01-11 10:34
1.3 天气图分析的一般原则

一、天气图分析的基本原则

天气图分析的目的,在于使用空间上和时间上都是局部的、间断的大气探测
记录,经过综合归纳和连贯起来的思索,认识天气和天气系统的空间结构和时间
连续演变的规律,并依此规律推断未来的发展,为此进行天气图分析时,必须遵
循以下几个原则。

1、比较的原则

因为气象要素和天气现象发生于三度空间中,各个气象要素并非是孤立毫无
关系的,它们具有紧密的物理联系和相互作用影响的关系;又在应用各种分析图
表时,也不是单独分别进行的。因此,天气分析主要是将天气图上填入的各种气
象要素值及天气现象进行比较 (比较同一时间各个台站的记录和比较同一台站不
同高度、不同要素、不同时间的记录,,寻找它们之间的内在联系与外界作用(如
地形作用)的影响,以揭示天气过程发展的物理实质。例如,冷区与暖区、锋面、
气压形势(位置、性质和强度)便是在应用比较原则,即对同一时刻的不同记录进
行对比而确定的。而天气系统的变化 (增强、减弱、移动)则是经过不同时刻的天
气系统进行比较得到的。

2、代表性原则

填在天气图上的记录,可分为两大类:正确的记录和错误的记录。而正确记
录中可分为两种:具有代表性的记录和地方性记录;错误记录中又分为系统性错
误记录和偶然性错误记录两种。

凡记录能真实表示当时大气的一般物理性质,而其变化也符合广大区域上天
气过程的发展趋势,不受局地影响改变其天气情况者,均称之为具有代表性的记
录,如大片海洋、平原上的记录和≥4 米/秒以上的风记录。而代表局地天气特点
的记录为地方性记录,如高山站或大高原上的记录以及≤2 米/秒的风记录等。
在天气图上分析天气尺度系统或大型天气过程时,应选用具有代表性的记录
进行分析。而在分析小范围或单站天气时,则应在大型环流背景之下,着重结合
地方性影响大的记录进行细致的地方性天气分析。

总之在分析中要使用那些充分反映该尺度系统的记录,而舍弃除此以外的干
扰,即谓之代表性原则。

3、空间配合 (三度空间)原则

天气系统存在于三度空间中,单凭某一张天气图来分析,显然是不够的,分
析中必须把各种天气图表联系起来考虑,才能得到整体的概念。例如锋不只是从
天气图上看作一条线,还要知道它的坡度、延展高度、空间结构及锋区附近的各
要素水平与垂直分布的情况,而欲得到这样一个详细正确的概念,就必须借助于
同一时间的一组图表。

为贯彻这一原则,在分析高空形势时,便应注视到地面图上的反映,同样,
在分析地面图时,亦应同时观察分析高空图上的表现是怎样的。要做到相互校验、
彼此协调、上下配合、合乎客观实际情况。

4、时间连续 (历史连续性)原则

天气系统是连续变化着的,分析时必须比较过去一定时间内的变化情况,弄
清前一段时间内各主要天气系统的分布和演变情况,并预计它们在现时和未来可
能的位置和强度,作为分析参考,如遇现时天气系统与过去有较大的生消变化,
应仔细地考虑是否具有消失的原因或新生的条件。

还有一个需要注意的问题,就是在分析天气图的同时,还应不断地注视当时
实际天气演变的情况,用以校正天气图分析的结果。

5、关系合理 (物理逻辑性)原则

大气中气象要素间是相互联系和相互制约的。分析某一要素的变化,都应和
其他要素有机地联系起来考虑,以使分析结果符合要素间的合理关系,如实地反
映出它们之间的内在联系,结论要符合过程发展的物理规律性。

另外,在进行分析时,还必须考虑当地自然地理条件、不同季节的具体影响,
使分析天气演变的一般趋势和分析地方性天气特点结合起来。

二、天气图分析的一般规定

注:这一部分其实是天气图绘制的相关内容,现在天气图已基本不需要手工绘制,但关于绘制的原则等等还是有用的。可以看看,仅供参考。

1、等值线分析要符合等值线分析原则:即在同一条等值线上,其数值应处处
相等;等值线一侧的数值必须高于 (或低于)另一侧的数值;等值线在图中不能相
交,不能分岔,不能在图中任意中断;在两个高值区或两个低值区之间,必须有
两条相邻的数值相等的等值线。

2、等值线应绘制平滑,应避免不规则的小弯曲;等值线的两端应终止在图边
或没有填写记录的地方,相邻的线端要排列整齐;低于青藏高原平均高度的等压面
图上的等高线和等温线,应以断线通过高原区,或终止在青藏高原的边缘。

3、数值应一律用阿拉伯数码字,数字排列应与当地纬线方向平行,字体要工
整清楚。

中心数值标注在中心(符号)的正下方;等值线的数值应标注在闭合等值线正
北方的开口处,或非闭合等值线的两端。

等值线太密时,例如台风中心附近及一些强大的冷高压,可以有规律地间隔
标注数值。标注数值所用的颜色,应与等值线所用颜色相同。

4、符号应标注鲜明,突出醒目;与当地纬线方向平行。

5、颜色应涂画均匀,不影响辨别记录,大片的天气区,应中间淡,边缘略深。
间歇性降水区的斜线应与纬度线交角为45°,斜线的走向应为NE—SW 向。

6、 “高”、“低”和“冷”、“暖”等中心性质,应按规定用汉字进行标注,也
可盖相应颜色的汉字图章。图纸边缘不闭合的等值线内,也应标注 “高”、“低”、
“冷”、“暖”等字。

7、错误的记录,在图上不得涂抹。舍弃不用时,可在图上用黑铅笔在错误记
录上画一横线。当错误记录能加以改正时,则应在其近旁用黑铅笔填上改正后的
记录。

8.天气图分析绘制完毕,应在规定的位置上用蓝 (或蓝黑)色墨水笔填写分析
人的姓名。

二、天气图分析的一般规定

1、等值线分析要符合等值线分析原则:即在同一条等值线上,其数值应处处
相等;等值线一侧的数值必须高于 (或低于)另一侧的数值;等值线在图中不能相
交,不能分岔,不能在图中任意中断;在两个高值区或两个低值区之间,必须有
两条相邻的数值相等的等值线。

2、等值线应绘制平滑,应避免不规则的小弯曲;等值线的两端应终止在图边
或没有填写记录的地方,相邻的线端要排列整齐;低于青藏高原平均高度的等压面
图上的等高线和等温线,应以断线通过高原区,或终止在青藏高原的边缘。
 
3、数值应一律用阿拉伯数码字,数字排列应与当地纬线方向平行,字体要工
整清楚。
中心数值标注在中心(符号)的正下方;等值线的数值应标注在闭合等值线正
北方的开口处,或非闭合等值线的两端。
等值线太密时,例如台风中心附近及一些强大的冷高压,可以有规律地间隔
标注数值。标注数值所用的颜色,应与等值线所用颜色相同。

4、符号应标注鲜明,突出醒目;与当地纬线方向平行

三、天气图分析得好的一般标准(是关于绘制天气图的内容,略)

四、分析天气图表的基本要求(是关于绘制天气图的内容,略)






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