天气图预报的方法

我们已经知道，世界上很早就有天气谚语了。根据天气谚语也能预报天气。不过，天气谚语是人们凭视觉和感觉来测天的。而人们所看到和感觉到的天气，和造成天气变化的天气系统相比，和地球相比，只是很小很小的一块。而且天气系统还是不断移动和发展的。因此从这个角度讲，用天气谚语测天属于“坐井观天”。而且天气谚语定性不定量，表达比较笼统，理解因人而异，因而预报结果也可能相差很大。所以，古代天气谚语不可能发展成为科学，建立天气预报业务。 气象仪器的出现，是科学测天的第一步17世纪初气压计的发明，可以说是揭开了科学天气预报的序幕。因为天气变化和气压升降关系最为密切(近代的许多便携式“晴雨表”其主要原理大都就是气压计)。而气压的数值和变化十分客观，谁来观测和研究都一个样。 1．什么叫天气图预报方法 很有意思，肆虐人类的灾害性天气，却也是气象科学诞生的促进者。世界上气象科学的许多重大进展都是气象灾害推动的。 据记载，世界上最早观测降水量的是印度，因为印度农业主要依靠印度洋夏季风带来的雨水。可是夏季风雨量逐年变化很大，雨少了赤地千里，而雨多了又会一片汪洋。英国则是因为1854～1858年连续5年大旱，农业歉收造成饥荒后，才促进了气象观测网的建立。 天气图预报业务的诞生，前面已经讲到，起因于1854年11月英、法和俄国之间的克里米亚战争。一场11～12级风暴重创了英法联军，沉没了30多艘舰艇。事后调查才知道这个风暴前二天已经在法国和西班牙造成灾害。因此调查者法国天文台台长勒弗里埃才建议用电报把各地气象报告集中在一起，绘制天气图，作天气预报。 什么叫天气图呢?说穿了天气图就是一张地图。地图上标出了气象站的位置。填图机在气象站的位置上按一定格式填上刚刚观测到的该站的气压、温度、湿度、风速、风向……然后是绘制天气图、绘制天气图中最主要的是画等压线。就是把图上气压相等的地方连成一条线。许多根等压线聚集，分散和弯曲，便显示出各种各样的天气系统。例如封闭的等压线族表示高气压或低气压（区）。越往中心气压越高的叫高气压，越往中心气压越低的叫低气压。如果等压线并不封闭，只是向同一方向弯曲，并且弯曲得比较厉害，形成像地形图上河谷地区等高线那样，叫低压槽。越靠近槽线（槽的中心线)气压就越低。相反，气压向中央升高的等压线族称为高压脊，越靠近中央脊线气压就越高。当高压脊或高气压移到本地时，因为气压上升，天气便转晴。相反，低气压或低压槽经过本地，气压下降，天气便会转阴雨。这就是天气图预报最基本的原理。 高低气压中的风向是正好相反的。低气压中风向是围绕低压中心呈逆时针方向吹的，高气压中正好相反，顺时针方向吹。气象学常分别称它们为气旋和反气旋。在气旋和反气旋中，风向本应是完全平行于等压线的。不过，在陆地上因为地面摩擦力很大，实际风向会略略偏离等压线方向。由于低气压中气流有吹向低压中心辐合的分量，因此低气压中的空气质量便越来越多。但是这些气流入地无门，只好上天，好把位置让出来留给后续气流继续流进低压中心。上升气流流到高空之后再向四周辐散，这样才能维持低压区并发展。低气压区中既然维持着上升气流，这便是低气压中多阴雨的原因所在。在高气压中，由于风向有偏向离开高气压的分量，因此高气压区中的空气质量便会越来越少。这些辐散流失的空气质量谁来补充呢?地下当然不会冒出来，因此只有高空气流下沉来补缺了。高气压中既经常有下沉气流，高压区中当然就常常晴天了。 所以，最早的天气图预报方法，实际上就是首先在天气图上画出高低压区来，根据它们过去的移动方向和速度来外推它们未来的位置。这种方法一直沿用了几十年。 2、 锋面和气团学说 第一次世界大战期间，为了战争的需要，各国都互相封锁气象电报。这可苦了中立国挪威。因为渔业在挪威国民经济中占首位，而海上作业又特别需要天气预报。封锁气象情报使挪威渔业几乎走上绝路。当时挪威气象学家皮叶克尼斯主张在挪威的天气上游即西方海上用船只建立气象站以取得天气报告。皮叶克尼斯为此找到了当时挪威捕鱼船队的管理人员，提出渔民如果想多打鱼，每人只要肯付出几条鲜鱼的钱就可以获得较准确的天气预报。于是在挪威及其附近海面上建立了一个相当稠密的气象观测网。这个观测网不仅满足了天气预报的需要，而且正因为它特别稠密，还在气象科学上有了重要发现，使天气预报水平提高了一大步。战争又一次“推动”了气象科学的发展。 他们发现，大气中有着两种不同温度的空气团。气温相对较低的叫冷气团，从北方来；气温相对较高的叫暖气团，从南方来。这种冷暖气团的范围十分宽广，甚至可以达到上千万平方公里。在冷暖气团内部，虽然温度也有差异，但相对来说是很小的，而冷暖气团之间的温差却非常大。它们集中反映在两个气团之间的交界面，即锋面上。锋面是一个倾斜度很小的面，它与地面相交的一条线叫锋(线)。锋面向冷空气团方向移动的叫暖锋，相反，向暖气团移动的锋叫冷锋。皮叶克尼斯注意到，当暖锋来到的时候，首先看到的是高高的、薄薄的，或者丝丝缕缕的卷云，然后接着的是卷层云(第一梯队，都是高云，云上可以出现日晕，日华)。第二是高层云(第二梯队，中云，云上可以出现日华，月华)。最后是雨层云(低云)。雨层云下面常有雨雪天气。当冷锋到来时，头顶上经过的云的次序刚好和暖锋相反。先是雨层云，然后是高层云，最后面的是卷层云和卷云。但当冷锋移动速度很快时，特别是夏季，这种云系次序就不典型了，甚至只见发展高大的积雨云，并伴有隆隆雷声和大雨。 皮叶克尼斯还进一步发现，锋面实际上常常是和温带气旋一起出现的。因此气象学中多称锋面气旋。虽然有时也有先有锋面后有气旋，或者先有气旋，然后气旋中再出现锋面的情况。由于锋面气旋一般都有生成、发展和衰老等几个阶段，而每个阶段中相应有不同的晴雨天气变化。因此锋面气旋学说，把天气预报变成了研究锋面气旋的发生、发展和消亡的变化。使得天气预报从纯经验方法发展到建立在天气学的物理基础之上，大大提高了天气预报水平。从而挪威气象学派的锋面气旋学说被誉为世界气象学发展史上的一个重大里程碑。锋面气旋学说描述的锋面云系结构和分布，在50年代第一颗气象卫星上天以后，也得到了满意的证实。这使人们受到很大鼓舞。锋面气旋学说和理论至今在分析地面天气系统和进行天气预报时仍被广泛使用。
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