天氣預(yù)報是怎么預(yù)測出來的？

收集數(shù)據(jù)

最傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)是在地面或海面上通過專業(yè)人員、愛好者、自動氣象站或者浮標(biāo)收集的氣壓、氣溫、風(fēng)速、風(fēng)向、濕度等數(shù)據(jù)。世界氣象組織協(xié)調(diào)這些數(shù)據(jù)采集的時間，并制定標(biāo)準(zhǔn)。這些測量分每小時一次（METAR）或者每六小時一次（SYNOP）。

氣象衛(wèi)星的數(shù)據(jù)越來越重要。氣象衛(wèi)星可以采集全世界的數(shù)據(jù)。它們的可見光照片可以幫助氣象學(xué)家來檢視云的發(fā)展。它們的紅外線數(shù)據(jù)可以用來收集地面和云頂?shù)臏囟取Ｍㄟ^監(jiān)視云的發(fā)展可以收集云的邊緣的風(fēng)速和風(fēng)向。不過由于氣象衛(wèi)星的精確度和分辨率還不夠好，因此地面數(shù)據(jù)依然非常重要。

數(shù)據(jù)同化

在數(shù)據(jù)同化的過程中被采集的數(shù)據(jù)與用來做預(yù)報的數(shù)字模型結(jié)合在一起來產(chǎn)生氣象分析。其結(jié)大氣狀態(tài)的最好估計，它是一個三維的溫度、濕度、氣壓和風(fēng)速、風(fēng)向的表示。

數(shù)據(jù)天氣

按照物理學(xué)和流體力學(xué)的結(jié)果來計算大氣隨時間的變化。

輸出處理

模型計算的原始輸出一般要經(jīng)過加工處理后才能成為天氣預(yù)報。這些處理包括使用統(tǒng)計學(xué)的原理來消除已知的模型中的偏差，或者參考其它模型計算結(jié)果進行調(diào)整。

重要工具

天氣預(yù)報的重要工具是天氣圖。天氣圖主要分地面和高空兩種。天氣圖上密密麻麻地填滿了各式各樣的天氣符號，這些符號都是根據(jù)各地傳來的氣象電碼翻譯后填寫的。

每一種符號代表一定的天氣。

表示云狀的符號，有卷云、卷積云、卷層云、高積云、雨層云和積雨云等等。

表示天氣現(xiàn)象的符號有：雷暴、龍卷、大霧、連續(xù)性大雨、小雪和小陣雨等等。

此外，還有表示風(fēng)向風(fēng)速、云量及氣壓變化的符號。

所有這些符號都按統(tǒng)一規(guī)定的格式填寫在各自的地理位置上。這樣，就可以把廣大地區(qū)在同一時間觀測到的氣象要素如風(fēng)、溫度、濕度、氣壓、云以及陰、晴、雨、雪等統(tǒng)統(tǒng)填在一張?zhí)鞖鈭D上。從而構(gòu)成一張張代表不同時刻的天氣圖。有了這些天氣圖，預(yù)報人員就可以進一步分析加工，并將分析結(jié)果用不同顏色的線條和符號表示出來。

地面天氣圖的分析內(nèi)容包括：圈畫出各地重要的天氣現(xiàn)象（如降水、大風(fēng)、雪暴等）的區(qū)域范圍，畫出冷鋒、暖鋒、準(zhǔn)靜止鋒的所在位置，繪制全圖等壓線，標(biāo)出低壓、高壓中心及強度。經(jīng)過這一分析，就可從圖中清晰地看出當(dāng)時的氣壓形勢：哪里是高壓，哪里是低壓，冷暖空氣的交鋒地帶在哪里。

高空天氣圖上填寫的氣象要素是同一等壓面上各點的高度，因而分析繪制的是相隔一定數(shù)值的等高線。等高線畫好后，就能看出當(dāng)時高空的氣壓形勢：哪里是低壓槽，哪里是高壓脊。然后再畫出等溫線，標(biāo)出冷暖中心。從冷暖中心與低壓槽、高壓脊的配置情況，預(yù)報人員就可對未來的氣壓形勢作出大致的判斷。

隨著氣象科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有些氣象臺已經(jīng)使用氣象雷達、氣象衛(wèi)星及電子計算機等先進的探測工具和預(yù)報手段來提高氣象預(yù)報的水平，收到了顯著的效果。據(jù)報道，自1966年以來，發(fā)生在全世界熱帶海洋上的臺風(fēng)，幾乎沒有一次逃過氣象衛(wèi)星的“眼睛”。衛(wèi)星云圖對于監(jiān)視和早期發(fā)現(xiàn)大型風(fēng)暴、強烈的災(zāi)害性天氣都有顯著效用。

制作過程

①根據(jù)有關(guān)部門提供的數(shù)據(jù)在電腦上制作全國氣象形勢圖表（就是天氣預(yù)報節(jié)目的背景圖）

②主持人站在一塊藍幕前“指指點點”，講解天氣（如何把握各個地區(qū)的位置，主持人只有一個秘訣——死記硬背）

③影視中心進行影像合成，在電腦上用過程①中的圖表代替過程②中的藍幕；

④影視中心將制作完畢的節(jié)目傳送到中央電視臺。

天氣預(yù)報是怎么測的

大家每天都會看天氣預(yù)報，相信大家心中總會有這樣的疑問：天氣預(yù)報到底是怎么做出來的呢？

其實它是計算機“算”出來的。天氣預(yù)報員先用計算機解出描述天氣演變的方程組，“算”出未來天氣；再通過分析天氣圖、氣象衛(wèi)星資料等，結(jié)合積累的經(jīng)驗，做出未來3天至5天的具體天氣預(yù)報。

要把數(shù)值天氣預(yù)報需要的數(shù)學(xué)方程組合求解出來，是件十分費勁的事。英國數(shù)學(xué)家里查遜寫了《利用數(shù)值方法做天氣預(yù)報》一書，講述計算的過程。為求得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，他在1916年至1918年組織大量人力進行了第一次數(shù)值預(yù)報嘗試。這一次的預(yù)報計算，許多人用手搖計算機進行了12個月才完成——要得到未來24小時的預(yù)報，如果一個人日夜不停地進行計算，需要算6.4萬天，也就是175年。也就是說，想跟上變化多端的天氣，需要一個6.4萬人一塊兒工作的計算工廠，才能把24小時的天氣預(yù)報計算出來。

在里查遜開展這一實驗后的第20個年頭，世界上第一臺電子計算機問世。1950年，美國科學(xué)家第一次成功做出了500百帕天氣形勢的36小時預(yù)報。從那以后，一些國家相繼將這一先進的天氣預(yù)報方法——數(shù)值預(yù)報引入到實際業(yè)務(wù)中。

在1950年美國人恰尼、馮·諾依曼首次用電子計算機制作以大氣動力學(xué)為基礎(chǔ)的數(shù)值天氣預(yù)報后，數(shù)值天氣預(yù)報逐步發(fā)展成為天氣預(yù)報的主要方法。

我國為提高數(shù)值天氣預(yù)報水平，早在1985年就開始和美國克雷公司接觸，希望引進這臺超級計算機。由于國外對這種高精尖技術(shù)管控嚴格，與克雷公司經(jīng)歷了近10年共48次談判，終于在1994年把這個“大家伙”請回國。當(dāng)年把這臺計算機購置回來時，美國還專程派了兩個專家24小時跟蹤以防止我國將其用于軍事方面。

從上世紀60年代開始，伴隨著計算機運算速度的提高，數(shù)值天氣預(yù)報有效預(yù)報時效每10年增加1天，在這個過程中，數(shù)值天氣預(yù)報超過了預(yù)報員預(yù)報的能力，并在20世紀末逐漸成為各時段氣象預(yù)報的主要依據(jù)。

氣象預(yù)報的氣候溫度是怎么測出來的？

與天氣預(yù)報密切相關(guān)的百葉箱在氣象觀測站，我們常常能夠看到草坪上立著一個白色的小箱子，它可不是裝飾品，它叫做百葉箱，是一種氣象觀測裝備。百葉箱通常由木質(zhì)或玻璃鋼兩種材料制作。箱壁兩排葉片與水平面之間的夾角呈“人”字形，約為45°，與百葉窗形狀相似。箱底由三塊木板組成，中間一塊稍高。箱頂有兩層，上層向后稍稍傾斜。打開百葉箱，可以看到各種溫度表，有最高溫度表、最低溫度表、干球溫度表、濕球溫度表。干球溫度表主要用來觀測大氣的溫度，而它和濕球溫度表的讀數(shù)相互結(jié)合后就能夠算出大氣的濕度。所以，這些溫度表都是用來觀測大氣溫度和濕度的儀器。為什么各種溫度表要放在百葉箱里？

它們之所以放在百葉箱中，是因為溫度表不能直接暴露在空氣中。如果直接暴露在外，因溫度表吸收太陽輻射的能力比大氣更強，陽光直射會使溫度表表面溫度迅速上升，這樣得到的是溫度計表面的溫度，而非大氣溫度；除白天外，夜晚時分溫度計感應(yīng)地面輻射的能力也強于大氣，這就導(dǎo)致直接暴露在空氣中的溫度表的測量值并不準(zhǔn)確，白天偏高，夜晚偏低。所以，百葉箱的外殼是用來防止太陽對儀器的直接輻射和地面對儀器的反射輻射，還能保護儀器免受強風(fēng)、雨、雪等天氣的影響，并且要有適當(dāng)?shù)耐L(fēng)，使儀器感應(yīng)部分能感知到外界，從而能真實地測量外界的溫度和濕度變化。

外部的保護殼和內(nèi)部的溫度表共同構(gòu)成了百葉箱這一觀測裝備。百葉箱似乎都是白色的，為什么呢？

百葉箱內(nèi)安放著各種溫度表，這些儀器是用來測量遮陰處自由大氣的溫度和濕度的，所以這要求箱子內(nèi)的氣溫和濕度不能因箱壁受到日光照射而變動。而顏色越深，能吸收的太陽光熱量就越多。所以，如果百葉箱外部被涂成深色，在陽光直射下會吸收大量太陽光，讓箱內(nèi)空氣的溫度升高，無法測得遮陰處自由大氣的溫度，能看到的只有被太陽烤熱后的溫度，這樣得到的數(shù)據(jù)沒有代表性，無法使用。

因此，將百葉箱漆成白色后，投射在百葉箱外殼上的陽光會被白色的表面反射掉，能吸收的太陽光熱量很少，箱內(nèi)的空氣也不會因箱壁升溫而被烤熱。這樣測出來的氣溫和濕度就比較具有代表性，能夠拿來使用。所以，氣象臺（站）的百葉箱都被漆成了白色。

這些都是為了保證箱內(nèi)溫度表的數(shù)據(jù)測量更加準(zhǔn)確。

天氣預(yù)報的溫度是根據(jù)什么測量的？

氣象部門規(guī)定以每天20時作為日界，最高(低)氣溫一般也在此時觀測。因此要求測量最高(低)溫度所用的儀器在結(jié)構(gòu)上要與一般溫度表不同，以保證示度升高(降低)到最高(低)值時不隨氣溫的下降(升高)而下降(升高)。測量最高氣溫所用的溫度表，在其球部上端有一窄口，當(dāng)溫度升高時，球部水銀膨脹，示度升高；當(dāng)溫度下降時，水銀收縮，但由于上端窄口的作用，水銀不能因氣溫降低所產(chǎn)生收縮的壓力而回縮進球部，保持示度不變。通俗地說，這種溫度表當(dāng)氣溫變化時，水銀柱只能上升，不能下降。因此，觀測員每天20時觀測后，必須手握表身，球部朝下，手臂外伸約30度，用大臂帶動小臂將溫度表前后甩動幾次，將細管內(nèi)的水銀柱降至20時的氣溫值，以便次日再用。 測量最低溫度所用的溫度表，利用了酒精冰點低的特點，以酒精代替水銀，并在套管溫度表內(nèi)的細管中置一“工”字游標(biāo)。當(dāng)溫度降低時，酒精柱收縮，借助酒精表面的張力把游標(biāo)向球部帶；當(dāng)溫度升高時，酒精從游標(biāo)和管壁之間縫隙處上漲，而游標(biāo)仍留在原處不動。所以該溫度表又可說成是具有當(dāng)溫度變化時游標(biāo)只降不升的溫度表。觀測員每天20時觀測后，須用手抬高此溫度表的球部，使游標(biāo)前進(升高)到當(dāng)時的氣溫值位置，則次日便又可再行使用。從一旬、一月或一年中的最高氣溫、最低氣溫中挑出一個最高(最低)值，作為一旬、一月或一年中的最高(最低)氣溫極值，氣象部門把其稱為旬、月或年的極端最高(最低)氣溫。

天氣預(yù)報是怎么預(yù)測的?

收集數(shù)據(jù)

最傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)是氣壓、溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、濕度等數(shù)據(jù)。由專業(yè)人士、愛好者、自動氣象站或浮標(biāo)在地面或海面收集。世界氣象組織協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)收集的時間并制定標(biāo)準(zhǔn)。這些測量每小時(METAR)或每六小時(SYNOP)進行一次。

氣象數(shù)據(jù)變得越來越重要。氣象衛(wèi)星可以收集世界各地的數(shù)據(jù)。他們的可見光照片可以幫助氣象學(xué)家研究云的發(fā)展。他們的紅外數(shù)據(jù)可以用來收集地面和云頂?shù)臏囟取Ｍㄟ^監(jiān)測云的發(fā)展，我們可以收集云邊緣的風(fēng)速和風(fēng)向。但是氣象衛(wèi)星的精度和分辨率還不夠好，所以地面數(shù)據(jù)還是很重要的。

數(shù)據(jù)同化

在數(shù)據(jù)同化過程中，收集的數(shù)據(jù)與用于預(yù)測的數(shù)字模型相結(jié)合，以產(chǎn)生氣象分析。它是對大氣狀態(tài)的最佳估計，是溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速和風(fēng)向的三維表示。

數(shù)據(jù)天氣

根據(jù)物理學(xué)和流體力學(xué)的結(jié)果計算大氣隨時間的變化。

輸出處理

模型計算的原始輸出通常可以在變成天氣預(yù)報之前進行處理。這些處理方法包括利用統(tǒng)計學(xué)原理消除已知模型中的偏差，或者參考其他模型的計算結(jié)果進行調(diào)整。

重要工具

天氣預(yù)報的重要工具是天氣圖。天氣圖主要分為地面和高空。天氣圖上密密麻麻地寫滿了各種天氣符號，都是根據(jù)各地的天氣代碼翻譯后填寫的。

每個符號代表一種特定的天氣。

代表云的符號，如卷云、卷積云、卷層云、高積云、雨層云、積雨云等。

表示天氣現(xiàn)象的符號有:雷暴、龍卷風(fēng)、大霧、連續(xù)大雨、小雪和小陣雨等。

此外，還有表示風(fēng)向、風(fēng)速、云量、氣壓變化的符號。

所有這些符號都以統(tǒng)一的格式填入各自的地理位置。這樣，在一個廣闊的區(qū)域內(nèi)同時觀測到的所有氣象要素，如風(fēng)、溫度、濕度、氣壓、云、陰、晴、雨、雪等。，可以填寫在天氣圖中。從而形成代表不同時間的天氣圖。有了這些天氣圖，預(yù)報員可以進一步分析處理，用不同顏色的線條和符號顯示分析結(jié)果。

地面天氣圖的分析內(nèi)容包括:圈出重要天氣現(xiàn)象(如降水、大風(fēng)、暴風(fēng)雪等)的區(qū)域范圍。)，畫出冷鋒、暖鋒、準(zhǔn)靜止鋒的位置，畫出全圖的等壓線，標(biāo)出低壓和高壓的中心和強度。經(jīng)過這樣的分析，我們可以從圖中清楚地看到當(dāng)時的氣壓情況:哪里是高壓，哪里是低壓，哪里是冷暖空氣的對抗區(qū)。

高空天氣圖中填充的氣象要素是同一等壓線面上所有點的高度，所以通過分析畫出相隔一定值的等高線。等高線畫出來后，我們就可以看到當(dāng)時的氣壓情況:哪里是低壓的槽，哪里是高壓的脊。然后畫等溫線，標(biāo)出冷暖中心。從冷暖中心、低壓槽、高壓脊的配置，預(yù)報員可以對未來的氣壓形勢作出大致的判斷。

隨著氣象科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些氣象臺站利用氣象雷達、氣象衛(wèi)星、電子計算機等先進的探測工具和預(yù)報手段，提高氣象預(yù)報水平，取得了顯著成效。據(jù)介紹，自1966年以來，世界各地?zé)釒ШＱ蟮呐_風(fēng)幾乎都逃不過氣象衛(wèi)星的“眼睛”。衛(wèi)星云圖對于監(jiān)測和早期發(fā)現(xiàn)大風(fēng)暴和嚴重災(zāi)害性天氣是有效的。

制造工藝

①根據(jù)有關(guān)部門提供的資料，在電腦上制作全國氣象形勢圖(即天氣預(yù)報節(jié)目的背景圖)。

②主持人站在一塊藍屏前“點”講解天氣(主持人掌握每個區(qū)域位置的秘訣只有一個——死記硬背)

③影視中心進行圖像合成，在電腦上將流程②中的藍屏替換為流程①中的圖表；

④影視中心將完成的節(jié)目傳送到中央電視臺。

天氣預(yù)報是怎么預(yù)測出來的

天氣預(yù)報，是把近期的大氣變化規(guī)律數(shù)據(jù)，通過計算機算出的天氣數(shù)據(jù)。

天氣預(yù)報則為天氣預(yù)測，是通過各種數(shù)值變化而對未來天氣進行預(yù)估的數(shù)據(jù)，由于大自然變幻莫測，“天氣預(yù)報”確實存在一定的地區(qū)差異性，難免會出現(xiàn)不準(zhǔn)確。

傳統(tǒng)的天氣預(yù)報，是通過天氣圖（地面天氣圖和高空天氣圖）來對天氣進行預(yù)測，由于設(shè)備不完善，難免會遇到預(yù)報錯誤的情況；但科技發(fā)展后卻不同了，特別是天氣雷達、氣象衛(wèi)星、氣象觀測氣球等高科技的發(fā)展，讓現(xiàn)在的天氣預(yù)報更加準(zhǔn)確。

我國天氣預(yù)報的發(fā)展趨勢

我國積極發(fā)展氣象技術(shù)同時，天氣預(yù)報已由傳統(tǒng)的“天氣圖預(yù)報方法”逐漸轉(zhuǎn)化為以“數(shù)值天氣預(yù)報方法”，國內(nèi)的自動氣象站、天氣雷達探測網(wǎng)、氣象衛(wèi)星等構(gòu)筑了覆蓋全國的氣象探測系統(tǒng)，確保了天氣預(yù)報能及時地播放出去。

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