制作天气预报－气象观测

首先,在全球大气监测网上,成千上万个地面和高空观测站、气象卫星接收站、天气雷达站等,夜以继日地观测着大气的变化,它们迅速地将观测结果传送到各个国家的气象中心,各个国家的气象中心及时将这些数据通过通信设备传送给世界气象中心．世界气象中心将这些资料汇集整编后,再转发给各个国家和地区的气象台,气象台则把这些资料加工成各种天气图,条件好的则直接显示在计算机上．气象预报员再结合其他辅助性资料,根据大气动力学和热力学理论,运用各种预报方法,做出天气预报。

有时候可能有根据不同的方法得出不同的预报,乃至相反结论的情况；抑或碰到非常时期,如举办大型运动会,或者可能会涉及到灾害性天气时,气象台会招集各个气象专家进行集体讨论,最后得出比较一致的意见．为了保证天气预报的准确性,一些气象站还会与附近气象台进行气象信息的交流活动。

由此可以看出制作天气预报的程序并不难．不过,在一些具体制作方法上却不容易．下面分别对几处预报方法扼要谈谈。

先说天气图预报方法．天气图分地面和高空两种．前者填有在各地用同一时间观测到的海平面气压、气温、风向、风速以及天气现象等；等温线、等压线也标明出来,这样从图上就可以分析出高压、低压、冷锋(冷空气向暖空气方向移动的锋了、暖锋(暖空气向冷空气方向移动的锋)等各种天气系统,根据天气系统在一段时间后的移动情况和强弱变化,就可以确定它未来的位置和天气状况．但天气形势也会有变化的时候,它与天气现象并非是一一对应的关系,这就要依靠各地气象预报员的经验了。

再说数值预报方法．数值预报的产生与高等数学的关系很密切．当气象学家们把大气运动规律用微分方程表示出来时,实际上就建立了一种数学模型．数值预报是由气象要素场在某一时刻的状态,通过数学计算得出气象要素在这一时刻的变率．数值预报模式,就是大气情况的数学模型,这种模型数目很大,准确率大小不一。

接下来说统计预报方法．统计方法就是根据过去已掌握的资料,来研究天气本身的规律,进而预报未来可能出现的天气变化．统计预报由于撇开了背后形成天气现象的原因,可以说是“就事论事”,所以有其致命的弱点,但气象学家们引进了天气学进行分析,即把因果机制运用上来,也就形成了天气统计方法。

但是数值预报报出的等压面高度、风温度、湿度等值涉及面大,其解决的是大尺度环流势场的预报,而局部地区数值预报却很难有所作为．科学家们经过一番努力,开始把天气资料用统计方法罗列,再将数值预报报出的值代入方程进行运算,竟然得出局部地区的天气预报,这样,完全预报方法产生。

到本世纪60年代末期,美国气象学家们提出了一种MOS(Model OutputStatistics 模式输出量)方法．此方法利用模式中输出的各种动力统计量,建立了与局部地面气象要素存在的统计关系,并用概率统计方法建立一种关系模式进行预报．它也被称为统计方法．MOS 的预报准确率比较稳定,美国、日本分别在1972、1976 开始使用MOS 方法。

另外,美国还有一种AFOS 系统(Automation of FieldOperation and Service),用在短期预报服务上．此系统全部实现了自动化,可以对未来两天的降水量类型、概率、风、云量、最高最低温度等天气现象作出预报。

关于长期天气预报方法,特别是进行气候预报方法,目前并不理想,但长期天气预报并非不可能．本世纪二、三十年代,英国气象学家瓦克根据大气活动中心与世界天气的关系进行过长期天气预报．几乎在同一时期,前苏联气象学家莫尔坦诺夫斯基也以北极极地气团(气团指一些基本属性与性质比较均匀的大范围空气)的动向为根据,做过区域性长期预报和一般性季节预报．三、四十年代,还有不少气象学家,如德国的保尔,还用过周期性方法进行了长期预报。

长期天气预报也离不开统计方法,它建立于过去天气变化的基础上．不难理解,这无非是想通过过去天气变化的规律来推知未来天气演化的形势．自然,数值预报也适合于长期预报．目前,长期天气预报方法基本上是这样的: 通过对一些主要的大气环流系统(如副热带高压)和下垫面状况(如海水湿度、地面温度)的分析来确定它同旱涝、冷暖等长期天气变化规律之间的关系,从而建立一种模式．这种模式有的是定性的,有的是定量的,有的是定性与定量的结合,不一而足。

天气统计方法对长期预报也有一定的启发作用．例如,厄尔尼诺现象—秘鲁和厄瓜多尔沿岸的海水升温现象,与世界气候异常很有关系．在每隔2－7年后,从冬末春初开始的一年中,秘鲁附近的海水开始增温,增温时产生很大的热量使海面上空气温剧增,引起大气环流和世界天气异常．此时,一些地区发生很大的洪涝灾害,而另一些地区则出现特大的干旱；有的地方出现奇热的现象,有的地方,甚至夏季会出奇地冷．据此,我国科学家发现,我国东北地区在厄尔尼诺年冬季往往出现异常低温,如1969、1972年以来东北地区出现的几次大范围严重低温,有六年是厄尔尼诺年。

另外,还有天文(如太阳黑子的活动)和地质变化(如地震)等进行长期预报的,此种方法还在探索之中。

中期天气预报介于短期和长期天气预报之间,它的方法与前两种并没有严格的界限．这里主要介绍一下中期数值天气预报。

中期数值天气预报是随着大气探测、计算机和通信技术及气象科学发展起来的．由于一些灾害性天气均为中期天气过程,所以从70年代以来,世界上一些发达国家都加强了对时效为10 天左右的数值天气预报的研究和试验工作。

我国是世界上自然灾害最多的国家之一．暴雨、台风、寒潮、暴风雪等灾害都给国家和人民带来了巨大的损失．因此我国的中期数值天气预报系统地研制极为迫切．经过科技工作者的努力,1991年我国第一代具有中等分辨率的中期数值天气预报T42L9 业务系统投入使用,并开始向全国各级气象台(站)发布中期天气形势分析报告．几年后,我国第二代中期数值天气预报T63L16 业务系统研制成功．该系统预报水平可与当代中期数值预报的最高水平ECMWF(欧洲中期天气预报中心)预报模式媲美．它以我国自行研制的银河—Ⅱ巨型计算机(四台计算机,每秒可运算10 亿次)为主．配接有各种不同的计算机．此系统包括要素库、预处理、客观分析、初值化、预报模式、图形系统、业务监测系统等部分．中期数值预报产品通过工作站,以各种形式输给中央气象台预报员使用,各大区域中心和省、地气象台也可以收到其传送的资料．不用说,中期数值预报的产品通过加工处理后,可以在各级新闻媒介播出．总而言之,我国的中期数值天气预报水平已经接近于国际先进水平。

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