第八章 天气形势和气象要素预报

天气变化与人们的生产活动、社会活动、军事活动以及日常生活都有着十分密切的关系。因此，自古以来，人们总是设法利用有利的天气，避开不利的天气，以减少不必要的损失，获得最大的社会和经济效益。

天气预报是根据气象观(探)测资料，应用天气学、动力学、统计学的原理和方法，对某区域或某地点未来一定时段的天气状况作出定性或定量的预测。准确的天气预报一直是大气科学研究的一个重要目标。伴随着科技的不断进步，天气预报的历史大致经历了从单站预报阶段，到目前的综合应用数值预报、卫星、雷达、风廓线仪等先进技术的阶段。目前常用的天气预报技术方法主要有：天气学预报方法、统计学预报方法和动力学预报方法，以及由这三种基本预报方法相互结合形成的天气-统计预报方法、动力-统计预报方法(MOS法和PP法)和天气-动力预报方法等。气象卫星、天气雷达等先进探测技术的广泛应用，以及人工智能技术(如专家系统、神经网络)的应用极大地改善了天气预报。面对不断膨胀的气象信息资料，借助计算机可视化技术发展起来的人机交互式的预报工作平台，在预报业务现代化建设方面发挥着日益重要的作用。天气预报正朝着客观化、自动化、定量化、综合化、智能化方向发展，以适应社会不断发展的需要。然而，值得指出的是，天气预报技术作为“科学与艺术的混合体”，预报员在整个预报自动化系统中的作用是不可缺少的。为此，学好包括天气学在内的大气科学理论和方法，对于做好天气预报工作是至关重要的。

天气预报的种类按预报时效可大致分为：临近预报(0～2小时)、甚短期预报(2～12小时)、短期预报(12～48小时)、中期预报(3～10天)、长期预报(10天以上)等；按服务对象可划分为：日常天气预报和专业天气预报(如航空天气预报等)；按预报范围可大致划分为区域预报和站点预报等。由于服务对象不同，在预报项目、预报时效、预报用语等方面都存在着一定的差异。本章重点讨论短期天气预报问题。

8．1 天气形势预报的基本方法

天气预报分为天气形势预报和气象要素预报两部分。所谓天气形势预报，就是预报各种天气系统的生消、移动和强度的变化，它是气象要素预报的基础。形势预报的方法可分为两大类：一类是数值预报方法，另一类是天气学方法。本节主要讨论利用天气学方法制作天气形势预报的常用方法。天气学方法是一种定性的、经验性的预报方法。虽然目前天气形势的预报主要依靠数值预报方法，但是在很多情况下，天气学方法仍然是一种十分重要的常用方法。本节主要对天气形势预报方法的基本思路作一介绍。

8．1．1 趋势法

根据最近一段时间内天气系统演变的趋势，预报未来短时间内天气系统强度变化及移动，这种方法叫做趋势法。趋势法通常分为外推法和运动学方法两种。

1．外推法

根据最近一段时间内天气系统的移动速度和强度变化的规律，顺时外延，预报出系统未来的移动速度和强度变化，这种方法叫做外推法。外推法又可分为两种情况；一种是系统的移动速度或强度变化基本上不随时间而改变，按这种规律外推，叫做直线外推；另一种是当系统的移动速度或强度变化接近“等加速”状态时，外推时要考虑它们的“加速”情况，按这种规律外推，叫做曲线外推。应用外推法可以对高、低压系统和槽、脊的移动和强度作出预报。直线外推时只需要根据当时和上一时次的两张天气图即可进行，而曲线外推需要利用三张(或以上)天气图进行比较。显然，曲线外推要比直线外推更全面些，但是由于实际天气过程的复杂性，曲线外推并不一定比直线外推更准确，因此，使用外推法时必须结合其他预报方法灵活使用。

2．运动学方法

利用气压系统过去移动和强度变化所造成的变高(或变压)的分布特点，通过运动学公式导出的一系列定性预报规则，来预报系统未来的移动速度和强度变化的方法，叫做运动学方法。下面给出一些常用的定性预报规则：

(1)槽线沿着变压或变高梯度方向移动，脊线沿变压或变高升度方向移动。

(2)槽线(脊线)移动速度的大小与变压或变高梯度(升度)成正比，与槽线(脊线)的强度成反比，即在变压或变高梯度(升度)相同的情况下，强槽(脊)比弱槽(脊)移动得慢。

(3)正圆形的低压(高压)沿变压梯度(升度)方向移动，移动速度的大小与变压梯度(升度)成正比，与系统中心强度成反比。

(4)椭圆形高压(低压)的移动方向介于变压升度(梯度)与长轴之间，长轴越长，移动方向越接近于长轴。移动速度的大小与变压升度(梯度)成正比，与系统中心强度成反比。

(5)从原则上说，当低压中心或槽线上出现负变压(正变压)时，低压或槽将加深(填塞)；当高压中心或脊线上出现正变压(负变压)时，高压或脊线将加强(减弱)。

以上介绍的预报规则，是指瞬时的情形。实际工作中，常用3小时变压和24小时变高(变压)代替，因此有必要对这些规则作适当的修改。根据分析和实际经验，对于3小时变压来说，若系统移动比较缓慢且系统中心有较宽广的均压区时，以上的定性规则仍可应用。对于24小时变压(变高)，移动规则同上，强度规则可修改成：如果槽线(脊线)的平均位置处于24小时变高零线附近，则槽线(脊线)强度变化不大；当平均槽线(脊线)位置上出现负的(正的)24小时变高时，槽线(脊线)加强；反之，槽线(脊线)减弱。

总之，当天气系统的移动和强度无突然变化或无天气系统的新生、消亡时，应用上述趋势法的效果较好；反之，预报往往与实际不相符合。