大連海事大學教案：海上天氣預(yù)報及其應(yīng)用

1、大連海事大學航海學院大連海事大學航海學院第一節(jié)第一節(jié) 天氣預(yù)報的基本原理天氣預(yù)報的基本原理 第二節(jié)第二節(jié) 天氣報告和警報天氣報告和警報 第三節(jié)第三節(jié) 氣象傳真圖氣象傳真圖 第四節(jié)第四節(jié) 數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)值天氣預(yù)報 第五節(jié)第五節(jié) 衛(wèi)星云圖和雷達回波的應(yīng)用衛(wèi)星云圖和雷達回波的應(yīng)用 第六節(jié)第六節(jié) 外推法簡介外推法簡介 一、天氣形勢與天氣一、天氣形勢與天氣天氣現(xiàn)象與天氣系統(tǒng)直接或間接相關(guān)。天氣現(xiàn)象與天氣系統(tǒng)直接或間接相關(guān)。天氣系統(tǒng)是天氣現(xiàn)象的制造者，同時又是傳播（攜帶）者。天氣系統(tǒng)是天氣現(xiàn)象的制造者，同時又是傳播（攜帶）者。天氣形勢：大范圍環(huán)流形勢與不同類別天氣系統(tǒng)分布的情況。天氣形勢：大范圍環(huán)流形勢與

2、不同類別天氣系統(tǒng)分布的情況。天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展、移動和各類天氣過程的出現(xiàn)天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展、移動和各類天氣過程的出現(xiàn) 都與天氣形勢有關(guān)。都與天氣形勢有關(guān)。當大型環(huán)流處于相對穩(wěn)定階段時，天氣系統(tǒng)及相應(yīng)的當大型環(huán)流處于相對穩(wěn)定階段時，天氣系統(tǒng)及相應(yīng)的 天氣變化是漸進的、連續(xù)的；天氣變化是漸進的、連續(xù)的；當大型環(huán)流發(fā)生顯著變化或突然調(diào)整時，天氣發(fā)生急劇當大型環(huán)流發(fā)生顯著變化或突然調(diào)整時，天氣發(fā)生急劇 變化或出現(xiàn)異常天氣。變化或出現(xiàn)異常天氣。因此，天氣形勢決定天氣變化：因此，天氣形勢決定天氣變化： 有什么樣的天氣形勢就有什么樣的天氣。有什么樣的天氣形勢就有什么樣的天氣。 二、天氣形勢預(yù)報和要素預(yù)報

3、二、天氣形勢預(yù)報和要素預(yù)報天氣形勢預(yù)報是天氣預(yù)報（要素預(yù)報）的基礎(chǔ)，先作出形式預(yù)報，然后才可制作要素預(yù)報。天氣圖預(yù)報方法是一種半經(jīng)驗性的預(yù)報方法，預(yù)報的準確率與預(yù)報員的經(jīng)驗有著很大的關(guān)系，亦稱為主觀預(yù)報。數(shù)值天氣預(yù)報則屬于客觀預(yù)報方法。三、航線天氣預(yù)報的步驟和方法三、航線天氣預(yù)報的步驟和方法不講。無相應(yīng)的習題;方法有待于進一步探討和分析。四、氣壓場變化的原因四、氣壓場變化的原因?qū)嶋H氣壓變化是各種動力因素和熱力因素共同作用的結(jié)果。實際氣壓變化是各種動力因素和熱力因素共同作用的結(jié)果。1、空氣水平輻散輻合對局地氣壓變化的影響 2、空氣垂直運動對局地氣壓變化的影響上升運動處 氣壓上升 等壓面升高 下沉

4、運動處 氣壓下降 等壓面下降3、下墊面加熱或冷卻作用引起的局地氣壓變化 局地增熱時，底層和地面氣壓下降，形成低壓； 局地冷卻時，底層和地面氣壓升高，形成高壓。4、冷暖平流對局地氣壓變化的影響 暖平流：上升運動、底層和地面減壓、高層增壓； 冷平流：下沉運動、底層和地面加壓、高層減壓。5、地形作用 迎風坡：氣流水平輻合，加壓； 背風坡：氣流水平輻散，減壓。五、天氣系統(tǒng)的尺度五、天氣系統(tǒng)的尺度尺度：大氣中天氣系統(tǒng)的空間大小和生命時間的長短。大 氣 運 動 的 尺 度第二節(jié)第二節(jié) 天氣報告和警報天氣報告和警報一、海岸電臺（一、海岸電臺（NAVTEX STATIONS）及其負責海域）及其負責海域 中國海

5、岸電臺：大連、上海、廣州中國海岸電臺：大連、上海、廣州 （香港、基隆、花蓮、高雄）。（香港、基隆、花蓮、高雄）。 大連臺天氣報告范圍 渤海、渤海海峽、黃海北部、黃海中部。上海臺天氣報告范圍 渤海、渤海海峽、黃海北部、黃海中部、黃海南部、濟州、東海北部、東海南部、長崎、鹿兒島、臺灣省北部、臺灣省南部、臺灣海峽、琉球。 廣州臺天氣報告范圍 臺灣海峽、廣東東部、廣東西部、北部灣、海南島西南部、西沙、東沙、中沙、南沙、巴士、華列拉、頭頓、曾母暗沙。三、天氣報告的內(nèi)容三、天氣報告的內(nèi)容1、警報 Warnings or No Warnings. 2、天氣形勢摘要 Synoptic Situation Su

6、mmary General Situation3、海區(qū)天氣預(yù)報（要素預(yù)報） 天空狀況、天氣現(xiàn)象、風、浪。四、天氣報告的應(yīng)用四、天氣報告的應(yīng)用 閱讀天氣報告后應(yīng)明確的兩個問題： （1）目前船舶所在海域所處天氣系統(tǒng)及其部位； （2）未來24小時將控制本航區(qū)的天氣系統(tǒng)及其部位。 五、報文實例五、報文實例 略。一、常用氣象傳真圖的種類一、常用氣象傳真圖的種類 AS、FS、AU、FU、AW、FW、ST 、CO二、圖題二、圖題 (Heading) 三、常用氣象傳真廣播臺呼號三、常用氣象傳真廣播臺呼號 BAF JMH KMA NMC（舊金山） NPN（關(guān)島） NPM（珍珠港） 四、略四、略五、氣象傳真圖實例

7、五、氣象傳真圖實例1、AS （JMH）（1）基本問題 海岸線 經(jīng)緯度網(wǎng)格 10 x 10 方向（E S W N） 定位（2）氣壓系統(tǒng) 等壓線：每4hPa一條；每20hPa一條加粗線； H、L中心：位置、氣壓值、移向、移速； SLW：有移向，但移速小于5kn； STNR / QSTNR / ALMOST STNR：移向不定， 移速小于5kn； NEW：新生氣壓系統(tǒng)； UKN：情況不明。（3）鋒面 略。 （4）警報W ：7級大風 / fogFOGW ：fogGW ：gale warning 8-9級大風SW ：storm warning 10級以上大風 或 TC造成的10-11級大風TW ：TC造

8、成的12級以上大風（西北太平洋）WH ：TC造成的12級以上大風（西北太平洋以外）（5）熱帶氣旋警報 TD TS STS T HTC 定位： PSN GOOD（位置準確）： 定位誤差小于20 n mile，飛機定位。 PSN FAIR（位置可靠）： 定位誤差2040 n mile，衛(wèi)星定位。 PSN POOR（估計位置）： 定位誤差大于40 n mile，外推定位。 地面地面(實況實況)分析圖分析圖地面地面(實況實況)分析圖分析圖2、關(guān)島（熱帶流線圖） A 反氣旋 C 氣旋一、概況一、概況數(shù)值天氣預(yù)報屬于客觀天氣預(yù)報。預(yù)報水平（80年代中期）： 氣壓場預(yù)報：10天逐日（上限：2-3周）； 要素

9、預(yù)報（結(jié)合統(tǒng)計學方法）：5天逐日。數(shù)值預(yù)報是一項非常復(fù)雜的工作，計算量十分龐大，需用數(shù)值預(yù)報是一項非常復(fù)雜的工作，計算量十分龐大，需用高速、大容量電子計算機。計算時首先將起始時刻的天氣高速、大容量電子計算機。計算時首先將起始時刻的天氣圖資料輸入計算機，由計算機進行篩選，然后對方程求解，圖資料輸入計算機，由計算機進行篩選，然后對方程求解，最后得出不同時刻、地點和高度上的要素和天氣形勢的客最后得出不同時刻、地點和高度上的要素和天氣形勢的客觀、定量預(yù)報。觀、定量預(yù)報。數(shù)值預(yù)報最初應(yīng)用于天氣預(yù)報，數(shù)值預(yù)報最初應(yīng)用于天氣預(yù)報，60年代后擴展到海洋預(yù)報。年代后擴展到海洋預(yù)報。海浪的數(shù)值預(yù)報方法是建立在流體

10、動力學基礎(chǔ)上的。目前海浪的數(shù)值預(yù)報方法是建立在流體動力學基礎(chǔ)上的。目前各主要海洋國家大多采用波譜預(yù)報方法進行海浪預(yù)報，它各主要海洋國家大多采用波譜預(yù)報方法進行海浪預(yù)報，它能夠比較客觀地描述海面波動的情況，代表了海浪預(yù)報的能夠比較客觀地描述海面波動的情況，代表了海浪預(yù)報的最新方向。最新方向。目前，世界上一些海洋技術(shù)發(fā)達的國家都開展了數(shù)值海浪目前，世界上一些海洋技術(shù)發(fā)達的國家都開展了數(shù)值海浪預(yù)報，并將這項預(yù)報應(yīng)用到氣象導(dǎo)航業(yè)務(wù)中，獲得了較好預(yù)報，并將這項預(yù)報應(yīng)用到氣象導(dǎo)航業(yè)務(wù)中，獲得了較好的效果。隨著現(xiàn)代化科學的發(fā)展，海洋的不斷開發(fā)，海洋的效果。隨著現(xiàn)代化科學的發(fā)展，海洋的不斷開發(fā)，海洋環(huán)境預(yù)報必

11、將進入一個嶄新的發(fā)展階段。環(huán)境預(yù)報必將進入一個嶄新的發(fā)展階段。數(shù)值天氣預(yù)報：數(shù)值天氣預(yù)報：即在給定的初始條件和邊界條件下，即在給定的初始條件和邊界條件下，通過對大氣的某些方程組進行數(shù)值積分，從而得到通過對大氣的某些方程組進行數(shù)值積分，從而得到未來時刻大氣的變化和氣象要素的分布。未來時刻大氣的變化和氣象要素的分布。數(shù)值天氣預(yù)報又稱天氣預(yù)報的流體力學方法，它是數(shù)值天氣預(yù)報又稱天氣預(yù)報的流體力學方法，它是以流體力學、大氣動力學、熱力學等為理論基礎(chǔ)，以流體力學、大氣動力學、熱力學等為理論基礎(chǔ)，以計算機數(shù)學和高速計算機為實現(xiàn)手段的近代天氣以計算機數(shù)學和高速計算機為實現(xiàn)手段的近代天氣預(yù)報方法。預(yù)報方法。數(shù)

12、值預(yù)報方法：數(shù)值預(yù)報方法：首先是建立模式，即進行預(yù)報的數(shù)首先是建立模式，即進行預(yù)報的數(shù)學計算方案。學計算方案。大氣模式有許多種，目前，用于業(yè)務(wù)大氣模式有許多種，目前，用于業(yè)務(wù)預(yù)報的模式達預(yù)報的模式達30多種，但大體上可將其劃分為三大多種，但大體上可將其劃分為三大類。類。準地轉(zhuǎn)模式準地轉(zhuǎn)模式 、平衡模式平衡模式 和和原始方程模式原始方程模式 。 近年來數(shù)值預(yù)報有了很大的進展，但是還不能穩(wěn)定地作近年來數(shù)值預(yù)報有了很大的進展，但是還不能穩(wěn)定地作出一個星期的可用預(yù)報。對出一個星期的可用預(yù)報。對10天以上的長期預(yù)報目前預(yù)天以上的長期預(yù)報目前預(yù)報準確率仍然較低。尤其是對嚴重天氣的爆發(fā)性發(fā)展，報準確率仍然較

13、低。尤其是對嚴重天氣的爆發(fā)性發(fā)展，如熱帶氣旋和溫帶氣旋的迅速加強和路徑的突變，及中如熱帶氣旋和溫帶氣旋的迅速加強和路徑的突變，及中小尺度天氣系統(tǒng)的預(yù)報，目前還沒有可靠的預(yù)報方法。小尺度天氣系統(tǒng)的預(yù)報，目前還沒有可靠的預(yù)報方法。雖然天氣預(yù)報技術(shù)至今仍不能把數(shù)值預(yù)報作為唯一的方雖然天氣預(yù)報技術(shù)至今仍不能把數(shù)值預(yù)報作為唯一的方法，但它已成為天氣預(yù)報現(xiàn)代化的主流，在天氣預(yù)報技法，但它已成為天氣預(yù)報現(xiàn)代化的主流，在天氣預(yù)報技術(shù)整個領(lǐng)域中占著主導(dǎo)地位。使天氣預(yù)報已從傳統(tǒng)的以術(shù)整個領(lǐng)域中占著主導(dǎo)地位。使天氣預(yù)報已從傳統(tǒng)的以天氣圖經(jīng)驗為主的主觀預(yù)報方法，向著以數(shù)值預(yù)報為主天氣圖經(jīng)驗為主的主觀預(yù)報方法，向著以數(shù)

14、值預(yù)報為主的客觀預(yù)報發(fā)展，這將是天氣預(yù)報發(fā)展的必然趨勢的客觀預(yù)報發(fā)展，這將是天氣預(yù)報發(fā)展的必然趨勢。數(shù)值預(yù)報的數(shù)值預(yù)報的地位地位二、數(shù)值天氣預(yù)報圖實例二、數(shù)值天氣預(yù)報圖實例1、地面預(yù)報圖（JMH） FSAS24、48：數(shù)值預(yù)報加人工修正， 有鋒面、有大風、有海冰區(qū)、無降水； FSFE02、03、12：客觀預(yù)報， 有降水、無鋒面、無大風、無海冰區(qū)。 地面預(yù)報圖地面預(yù)報圖地面預(yù)報圖地面預(yù)報圖2、熱帶氣旋預(yù)報圖（JMH） 概率圓70% 10級大風區(qū) 7級大風區(qū) 熱帶氣旋預(yù)報圖（JMH）T0517 SAOLA （JMH）一、衛(wèi)星云圖一、衛(wèi)星云圖1、種類 可見光云圖電視云圖VS（Visible Satellite Image） 紅外云圖IR（Infrared Satellite Image）2、圖片特征（1）可見光云圖 色調(diào)亮度表示物體對陽光的反照率大小， 白色反照率大， 黑色反照率小 云層越厚，反