天气预报的发展历程

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1、大气探测技术大气探测技术数学、物理、天气、数学、物理、天气、动力学理论的发展动力学理论的发展计算理论和计算理论和技术的发展技术的发展通讯技术水通讯技术水平的提高平的提高2、天气预报发展的萌芽时期、天气预报发展的萌芽时期 (公元前约350年 -1820年之前年之前)l对大气中各种现象的认识是直觉的、经验性的；对大气中各种现象的认识是直觉的、经验性的；l气象观测仪器的发明：气象观测仪器的发明：16-18世纪，温度、气压、世纪，温度、气压、风和湿度等测量仪器的陆续发明，如风和湿度等测量仪器的陆续发明，如1593年前年前后伽利略发明温度表；后伽利略发明温度表；1643年托里拆利发现气年托里拆利发现气压

2、表原理；等等。压表原理；等等。l人们仅仅是处于某一点上来感受有大气运动所造人们仅仅是处于某一点上来感受有大气运动所造成的天气变化。成的天气变化。 3、地面天气图的诞生、地面天气图的诞生 1820年，在气压、温度、湿度、风等气象要素的测定和气象观测站网逐步建立的条件下，布布兰德斯兰德斯绘制了历史上第一张天气图（欧洲部分），开创了近代天气分析和天气预报方法，1855年法国人莱伐尔用天气图追索克里米亚战争时出现的风暴，1860年英国人弗兹罗在伦敦用电话收集天气报告绘成天气图，至此地面天气图逐步成为天气预报的主要工具。3、地面天气图的诞生（续）、地面天气图的诞生（续） (1820-第一次世界大战)l特

3、点：特点： （1）由感性上升到理性；）由感性上升到理性； （2）由定性到定量；）由定性到定量； （3）空间上由点拓展到面）空间上由点拓展到面 ； （4）初步展现了各气象要素（压、）初步展现了各气象要素（压、 温、湿、风等）场之间的关系温、湿、风等）场之间的关系4、锋面、气旋和气团学说、锋面、气旋和气团学说的提出（挪威学派的提出（挪威学派 诞生）诞生）l主要预报方法主要预报方法 天气图预报员经验天气图预报员经验=外推预报外推预报 通过分析地面天气图，发现了与天气关系密切的气压通过分析地面天气图，发现了与天气关系密切的气压特征型：锋面、气旋、反气旋、锋面气旋等，据此作特征型：锋面、气旋、反气旋、锋

4、面气旋等，据此作出外推预报。出外推预报。 V. Bjerknesl 1920年前后（年前后（从第一次世界大战后到第二次世界大战前），气象学家皮耶克尼斯，索尔气象学家皮耶克尼斯，索尔贝格和伯杰龙等提出的锋面、气旋和气团贝格和伯杰龙等提出的锋面、气旋和气团学说，为天气分析和预报学说，为天气分析和预报12天以后的天天以后的天气变化奠定了理论基础。至此，以气变化奠定了理论基础。至此，以 V. Bjerknes为代表的挪威学派形成。为代表的挪威学派形成。 4、锋面、气旋和气团学说、锋面、气旋和气团学说的提出（挪威学派的提出（挪威学派 诞生）（续）诞生）（续）l 大约在皮叶克涅斯的气旋模式问世的前后，气象

5、学大约在皮叶克涅斯的气旋模式问世的前后，气象学进入了一个迅速发展的时期。为航空发展所促进，高进入了一个迅速发展的时期。为航空发展所促进，高层大气观测成了日常工作。飞机本身也提供了在越来层大气观测成了日常工作。飞机本身也提供了在越来越高的高度上测定气压、气温和湿度的工具。风则通越高的高度上测定气压、气温和湿度的工具。风则通过观测陆地台站施放的气球所经的路径来研究。二十过观测陆地台站施放的气球所经的路径来研究。二十世纪三世纪三十年代出现了无线电探空仪，这是一种可以吊在气象十年代出现了无线电探空仪，这是一种可以吊在气象气球下在上升过程中发送压、温、湿资料的仪器。自气球下在上升过程中发送压、温、湿资料

6、的仪器。自四十年代雷达臻于完善以来，无线电探空气球一直通四十年代雷达臻于完善以来，无线电探空气球一直通过无线电讯号进行跟踪，从而使得风的测定即使天空过无线电讯号进行跟踪，从而使得风的测定即使天空云层密布也可进行。云层密布也可进行。 5、天气预报理论和技术、天气预报理论和技术 跨越式大发展阶段跨越式大发展阶段l高空气象观测得到迅速发展高空气象观测得到迅速发展 ，天气分析从二，天气分析从二维扩展为三维维扩展为三维 ；l四十年代初芝加哥学派的形成，罗斯贝长波理四十年代初芝加哥学派的形成，罗斯贝长波理论、大气环流理论（三圈环流）的提出；使得论、大气环流理论（三圈环流）的提出；使得天气学原理日趋完善；天

7、气学原理日趋完善；l动力气象学理论的快速发展，为数值天气预报动力气象学理论的快速发展，为数值天气预报的开展奠定了理论基础；的开展奠定了理论基础；l数值天气预报的诞生数值天气预报的诞生 ，1950年年 在这个时期，预报业务除了继续使用锋面在这个时期，预报业务除了继续使用锋面理论外，还充分使用动力气象学理论得到的运理论外，还充分使用动力气象学理论得到的运动方程，结合高空天气图，总结地方性的天气动方程，结合高空天气图，总结地方性的天气预报经验，使预报水平得到明显提高。此时，预报经验，使预报水平得到明显提高。此时，由原始的电子计算机制作的气压预报图也开始由原始的电子计算机制作的气压预报图也开始在业务预

8、报中进行试用。在业务预报中进行试用。 5、天气预报理论和技术、天气预报理论和技术 跨越式大发展阶段（续）跨越式大发展阶段（续）Carl-Gustaf Rossby: Long waves in the westerly罗斯贝罗斯贝长波移长波移速公式速公式 天气预报中的一个关键问题天气预报中的一个关键问题 槽和脊相间的西风带波动是中纬度最基本的天槽和脊相间的西风带波动是中纬度最基本的天气形势气形势正确地预报槽脊的位置和强度变化是中纬正确地预报槽脊的位置和强度变化是中纬度天气预报的关键度天气预报的关键 坏天气坏天气好天气好天气Rossby 波波大气长波理论大气长波理论的创立的创立 基于基于Ross

9、by长波理论的外推预长波理论的外推预报报绝对涡度守恒绝对涡度守恒 外推预报工具：变压图、变高图、外推预报工具：变压图、变高图、锋区、波谱分析图、预报指标锋区、波谱分析图、预报指标. 计算机模式外推：计算机模式外推： Charny 的正压的正压数值模式预报数值模式预报 C. G. Rossby J. Charney提出了行星波的斜压不稳定理论；提出了行星波的斜压不稳定理论；提出了大气运动的尺度分析理论；提出了大气运动的尺度分析理论；1950 第一次成功的数值天气预报第一次成功的数值天气预报 理论：理论： 绝对涡度守恒绝对涡度守恒 方程：正压无辐散涡度方程方程：正压无辐散涡度方程 工具：计算机工具

10、：计算机Early days of NWP 开创青藏高原气象学研究开创青藏高原气象学研究创立东亚大气环流和季节突变理论创立东亚大气环流和季节突变理论创立大气长波能量频散理论创立大气长波能量频散理论创立大气运动的适应尺度理论创立大气运动的适应尺度理论阻塞高压形成和维持的理论阻塞高压形成和维持的理论开拓全球变化科学新领域开拓全球变化科学新领域未来天气气候预测系统的构建未来天气气候预测系统的构建叶笃正大气长波叶笃正大气长波能量频散理论，能量频散理论，为现代大气长波为现代大气长波的预报提供了理的预报提供了理论基础论基础 中期天气预报中期天气预报 上、下游效应；长波调整；上游关键区上、下游效应；长波调整

11、；上游关键区 例如例如 冬季：地中海、欧洲大西洋沿冬季：地中海、欧洲大西洋沿 岸岸 脊脊 6、现代天气预报的初始阶段、现代天气预报的初始阶段 ( 1960年以后年以后)l现代先进计算、探测、遥感手段的综合应用；l天气学（图）预报方法、统计预报方法和数值预报方法的综合运用； 1960年以后，随着电子计算机技术的飞速发展，特别是雷达、卫星、遥感及其反演技术的突破性进展，使天气预报业务发生了巨大的变化。动力数值预报技术和水平得到了巨大的发展，统计天气预报也随着统计学的发展而成为气象科学的另一门重要学科。在这两者的支持下，业务天气预报水平发生了质的飞跃，并逐渐向客观、定量、长时效发展。然而，传统的天气