《气象现象的奥秘》课件

气象现象的奥秘欢迎来到气象现象的奥秘世界！这将是一场探索神奇天气现象、了解气象科学原理、并认识天气对人类生活影响的精彩旅程让我们一起揭开大自然的神秘面纱，领略天气变幻莫测的魅力！课程概述气象学基础知识常见气象现象解析极端天气事件分析天气预报技术课程将从气象学的基础知识我们将探讨各种常见的自然课程将分析台风、龙卷风、我们将介绍天气预报的基本开始，深入浅出地讲解大气天气现象，例如云、雨、雪沙尘暴、干旱等极端天气事原理、方法和技术，了解气层结构、大气成分、气压、、雾、雷电等，并解释它们件，了解它们的形成过程、象观测、数据分析以及数值温度和湿度等重要概念，为形成的原理和背后的科学机危害性以及应对策略预报等方面的发展历程和最您打下坚实的理论基础制新成果什么是气象学？1气象学是研究大气变化的科学，它涉及大气层结构、大气成分、气压、温度、湿度、风、降水等各种气象要素及其变化规律2气象学起源于古代文明的观天术，人们通过观察天体的运行和气象变化，预测未来天气，发展了简易的天气预报方法3现代气象学的发展与科技进步密切相关，随着气象仪器、观测手段和数值预报模型的不断改进，天气预报的准确率和应用范围不断提高4年，世界气象组织（）成立，旨在促进国际间的气象合作1950WMO和信息交流，推动全球气象学的发展大气层结构对流层1对流层是大气层的最底层，厚度约为公里，也是我们生11活的地方对流层的气温随高度升高而降低，气象现象最平流层活跃2平流层位于对流层之上，厚度约为公里，温度随高度升35高而增加，气象现象较少，适合飞机飞行中间层3中间层位于平流层之上，厚度约为公里，温度随高度升30高而降低，气象现象很少，是流星燃烧的地方热层4热层位于中间层之上，厚度约为公里，温度随高度升600高而增加，气象现象很少，是极光出现的地方逸散层5逸散层位于热层之上，厚度约为公里，温度随高度升1000高而增加，气象现象很少，大气逐渐稀薄，逐渐过渡到星际空间大气成分氮气氮气是大气中含量最多的气体，约占

78.08%氮气是生命体的重要组成部分，也是植物光合作用的必需元素氧气氧气是大气中含量第二多的气体，约占

20.95%氧气是生命体呼吸的必需元素，也是燃烧的重要条件氩气氩气是大气中含量第三多的气体，约占

0.93%氩气是一种惰性气体，常用于填充灯泡、制造电弧焊等二氧化碳二氧化碳是大气中含量较少的气体，约占

0.04%，但近年来由于人类活动的影响，其浓度不断升高，导致全球气候变化气压的形成气压是空气重量造成的压力，单位是帕斯卡（）或百帕（Pa）标准大气压为百帕，是指海平面上的气压值hPa

1013.25气压随高度升高而降低，这是因为随着高度的增加，空气密度减小，空气重量也随之减轻气压变化是天气变化的重要指标之一气压与天气的关系密切，高气压区通常对应晴朗天气，低气压区则对应阴雨天气气压变化可以影响风向、风速以及降水等天气现象温度与湿度气温湿度露点温度气温是空气温度的简称湿度是指空气中水汽含露点温度是指空气中水，通常用摄氏度（）量的多少，通常用相对汽含量达到饱和时的温℃表示气温的测量方法湿度来表示相对湿度度，当气温降至露点温包括气温计、温度传感是指空气中水汽含量占度时，空气中的水汽就器等同温度下饱和水汽含量会凝结成露水或霜的百分比大气环流季风系统季风是指大范围地区盛行风向随季节变化全球风带分布局地环流而改变的现象，主要发生在大陆东岸和海洋西岸地区，对降水分布有重要影响由于地球自转和太阳辐射的影响，地球上局地环流是指受局部地区地形、地表性质形成了全球性的风带，包括赤道低压带、等因素影响形成的小范围环流系统，例如副热带高压带、温带气旋带、极地高压带山谷风、海陆风等，对局部地区的天气有等显著影响213云的形成水汽凝结云的形成是由于空气中的水汽在温度降低时凝结成微小的水滴或冰晶，这些水滴或冰晶聚集在一起，1就形成了我们看到的云云的分类2根据云的形状、高度和形成过程，可以将云分为十种基本类型，并建立了云的分类系统不同高度的云层3云根据高度可以分为低云、中云和高云低云高度一般在公里以下，中云高度一2般在公里，高云高度一般在公里以上2-66云量观测4云量是指天空被云遮蔽的程度，通常用十分制表示云量观测方法包括目测、卫星遥感等低云类型层积云层积云是灰白色或暗灰色，呈片状或层状，常成波状排列，有时会带来小雨或雪层云层云是灰色或暗灰色，呈均匀的薄层状，覆盖整个天空，常会带来持续性的小雨或雪，也可能出现雾积云积云是白色或灰白色，呈棉花状或堡垒状，顶部常有圆形隆起，底部平坦，常出现在晴朗的天气，如果发展旺盛，可能会带来雷雨积雨云积雨云是浓密、厚实的云层，呈高耸的塔状或砧状，常伴有强降水、雷电和狂风，也可能出现冰雹中云类型高层云1高层云是灰色或灰蓝色，呈片状或层状，覆盖整个天空，常会带来持续性的小雨或雪，也可能出现雾高积云2高积云是白色或灰白色，呈块状或团状，排列成波状或层状，常出现在晴朗的天气，也会带来小雨或雪雨层云3雨层云是灰色或暗灰色，呈均匀的薄层状，覆盖整个天空，常会带来持续性的小雨或雪，也可能出现雾云系特征4中云通常出现在对流层的中层，温度相对较低，水汽含量适中，因此多以雨、雪的形式降水高云类型卷云卷积云卷层云特殊云系卷云是白色、纤细的云丝，呈卷积云是白色、小块的云层，卷层云是白色、薄而透明的云一些特殊云系，例如荚状云、羽毛状或条状，排列成波状或呈颗粒状或波状排列，出现在层，呈片状或层状，覆盖整个乳状云、幡状云等，往往具有层状，出现在高空，常预示着高空，常预示着天气变化天空，有时会形成晕圈，常预独特的形状和特征，展现出大天气变化示着天气变化自然的神奇力量降水现象32雨雪雨是常见的降水形式，是由水汽凝结成雪是由水汽凝结成冰晶，当冰晶在云层水滴，当水滴长大到一定程度，受到重中相互碰撞、凝结，形成雪花，然后降力作用，就会从云层中降落到地面落到地面1雹雹是冰块，是由水滴或冰晶在云层中反复上升下降，逐渐增大而形成的，通常出现在强对流天气雨的类型雪的形成片状雪星状雪柱状雪针状雪其他雪的形状多种多样，常见的有片状雪、星状雪、柱状雪、针状雪等，它们都是由水汽凝结成冰晶，在云层中相互碰撞、凝结而形成的冰雹形成上升阶段水滴在强上升气流中上升，逐渐冻结成冰晶碰撞凝结阶段冰晶在云层中不断上升下降，与水滴或冰晶碰撞，逐渐增大降落阶段冰雹长大到一定程度，受到重力作用，就会从云层中降落到地面雾的形成辐射雾平流雾锋面雾山地雾辐射雾是由地面辐射冷却形平流雾是由暖湿空气流经较锋面雾是由暖湿空气与冷空山地雾是由湿润的空气在山成的，常出现在晴朗、微风冷的地面或水面而形成的，气相遇，暖湿空气被迫抬升坡上抬升冷却形成的，常出的天气，夜间和清晨出现，常出现在沿海地区或水域附，水汽凝结而形成的，常出现在山区，尤其在山谷中出日出后逐渐消散近，持续时间较长现在锋面附近现，常伴有降雨或降雪霜与露1霜是冰晶，是由空气中的水汽在温度低于时直接凝结2露水是水滴，是由空气中的水汽在温度降低到露点温度时0℃成冰晶，附着在地面或物体表面上形成的，凝结成小水滴，附着在地面或物体表面上形成的3霜和露对农业生产有一定的影响，霜会冻坏植物，露水可4为了防止霜冻，可以采取一些措施，例如覆盖地膜、喷洒以为植物提供水分水等闪电与雷鸣放电现象当云层内的电荷积累到一定程度，就会2发生放电现象，形成闪电，闪电的亮度电荷分离和威力与电荷积累的程度有关1强对流天气中，云层内的冰晶和水滴在气流的带动下摩擦，产生静电，形成正声音传播负电荷分离闪电放电时，空气会迅速膨胀，发出巨大的声音，即雷鸣雷鸣声可以传播很3远，可以用来判断雷电发生的位置大气光学现象气团气团的定义1气团是指水平方向上性质比较均匀的大范围空气，其温度、湿度、气压等气象要素比较一致，可以作为一个整体进行研究主要类型2气团主要类型包括极地气团、温带气团、热带气团等，它们分别来自不同的地区，具有不同的气象特征形成条件3气团的形成需要满足以下条件大范围区域上空气象要素比较均匀、空气长时间停留在某一地区、空气流动缓慢等天气特征4不同类型的气团具有不同的天气特征，例如极地气团往往带来寒冷干燥的天气，热带气团往往带来温暖湿润的天气锋面系统冷锋暖锋锢囚锋冷锋是指冷气团主动向暖气团移动，冷气暖锋是指暖气团主动向冷气团移动，暖气锢囚锋是指冷锋追赶暖锋，最终追上暖锋团比暖气团密度大，锋面坡度较陡，冷气团比冷气团密度小，锋面坡度较缓，暖气，将暖气团完全抬升，形成一个新的锋面团会抬升暖气团，形成降水冷锋过境时团会缓缓爬升冷气团，形成降水暖锋过锢囚锋过境时，天气变化剧烈，常伴有，气温下降，风力增强，天气转阴，常伴境时，气温上升，风力减弱，天气转阴，强降水、雷暴等极端天气现象有雷雨或冰雹常出现连续性降水气旋和反气旋气旋反气旋气旋是指低气压中心，气流围绕中心作逆时针旋转气旋通反气旋是指高气压中心，气流围绕中心作顺时针旋转反气常会带来阴雨天气，因为气旋中心气压低，空气上升，水汽旋通常会带来晴朗天气，因为反气旋中心气压高，空气下降凝结形成降水，天气晴朗干燥台风1形成条件台风是热带气旋的一种，形成于热带或亚热带海域，需要满足海水温度高、水汽充足、大气层结构稳定等条件2结构特征台风具有明显的中心结构，包括台风眼、台风眼壁、台风螺旋雨带等，台风眼中心风力较小，天气晴朗，台风眼壁风力最大，雨量最大3等级分类台风根据中心附近最大风速分为不同的等级，例如超强台风、强台风、台风、强热带风暴等，等级越高，破坏性越强4灾害防御台风是一种破坏性极强的自然灾害，需要加强防台风工作，做好预警、防御、救灾等工作，减少台风造成的损失龙卷风公里小时轻微破坏F065-85/公里小时中等破坏F185-115/公里小时严重破坏F2115-155/公里小时毁灭性破坏F3155-205/公里小时极度毁灭性破坏F4205-265/公里小时以上完全摧毁F5265/沙尘暴1沙尘暴是指强风将地面大量沙尘卷入空中，使空气浑浊，2沙尘暴的发生条件包括干旱少雨、植被稀疏、地表松散、能见度降低，并伴有强风、降尘等现象的灾害性天气强风等近年来，由于人类活动加剧，沙尘暴发生的频率和强度有所增加3沙尘暴会造成巨大的经济损失和社会危害，例如影响交通4防治沙尘暴的措施包括植树造林、退耕还林还草、加强土、污染环境、损害人体健康等，需要加强沙尘暴的防治工地管理、减少人为破坏等作热带气旋风速气压热带气旋是指发生在热带或亚热带海域，具有低气压中心，周围有闭合气流环绕，并伴有狂风、暴雨、巨浪等灾害性天气的旋转风暴系统寒潮定义特征1寒潮是指来自极地或高纬度地区的冷空气大规模侵入中纬度地区，造成气温急剧下降、风力增强、天气寒冷的一种灾害性天气现象影响范围2寒潮的影响范围较广，可以波及多个国家和地区，造成大范围的降温、降雪、冰冻等灾害，对交通、农业、电力等多个领域产生影响预警等级3寒潮预警等级分为四级，分别是蓝色、黄色、橙色、红色，分别代表不同程度的寒潮强度和可能造成的影响，公众需要根据预警信息做好防寒准备防寒措施4防寒措施包括做好房屋保暖、注意添衣保暖、预防感冒、避免户外长时间停留等，保障身体健康和安全暴雨成因分析强度分级灾害特点暴雨是指短时间内降雨量很暴雨的强度根据降雨量和持暴雨会导致洪涝灾害、山体大的降水现象，其成因包括续时间进行分级，例如大雨滑坡、泥石流等灾害，造成地形、气旋、锋面、台风等、暴雨、大暴雨、特大暴雨人员伤亡、财产损失，影响，不同的成因对应不同的暴等，等级越高，降雨强度越社会生产和生活雨类型和特征大，灾害风险越高防御措施防御暴雨灾害需要做好预警、防御、救灾等工作，例如提前做好防洪准备、加强监测预警、及时转移人员等干旱形成原因类型分类影响评估应对策略干旱是指降水量长期偏少，干旱可以根据持续时间、降干旱会造成农业减产、水资应对干旱需要采取一系列措导致土壤水分不足，影响植水量、影响范围等因素进行源短缺、生态环境恶化等问施，例如节约用水、旱作农物生长和人类生活的一种自分类，例如气象干旱、农业题，对经济社会发展产生严业、人工降雨、水利工程建然灾害干旱、水文干旱等重影响设等气象观测方法地面观测地面观测是指利用气象仪器在地面进行气象要素的观测，包括温度、湿度、气压、风向、风速、降水等要素的观测高空探测高空探测是指利用探空气球、无线电探空仪等设备对高空大气进行观测，获取高空的气象数据，为天气预报提供数据支持雷达观测雷达观测是指利用气象雷达对大气中的云层、降水、风暴等进行探测，获取气象信息，为天气预报提供参考卫星遥感卫星遥感是指利用气象卫星对地球表面进行观测，获取气象数据，为天气预报、气候监测等提供数据支持气象仪器气象雷达工作原理气象雷达利用电磁波的反射原理对大气进行探测，雷达发射电磁波，电磁波遇到大气中的云层、降水等，会发生反射，雷达接收反射信号，根据信号的强度、频率等信息可以判断出云层的高度、降水的强度、风速等探测范围气象雷达的探测范围取决于雷达的功率和天线尺寸，一般可以覆盖几百公里范围，可以探测到远处的云层和降水数据分析雷达观测的数据需要进行分析处理，才能获得有用的气象信息，例如雷达回波图、降水量图、风场图等，为天气预报提供参考应用领域气象雷达广泛应用于天气预报、气象灾害监测、航空气象等领域，为人类生活和社会发展提供服务气象卫星1气象卫星是专门用于观测地球大气和表面状况的卫星，可以获取各种气象数据，例如云层分布、降水量、气温、湿度、风速等2气象卫星根据轨道类型可以分为极轨卫星和静止卫星，极轨卫星运行轨道与地球自转轴平行，可以观测全球范围内的气象数据，静止卫星运行轨道与地球自转同步，可以持续观测某一特定区域的气象数据3气象卫星可以获取各种气象数据，为天气预报、气候监测、灾害预警等提供数据支持，是现代气象学的重要组成部分4近年来，气象卫星技术不断发展，分辨率和观测范围不断提高，为更准确地预测天气和应对气候变化提供了更好的工具天气预报预报方法1天气预报方法主要包括数值预报、统计预报、动力预报等，其中数值预报是目前最常用的方法，它利用数值模型模拟大气运动，预测未来的天气情况预报周期2天气预报的预报周期分为短期预报、中期预报、长期预报，短期预报是指预报未来24小时以内的天气，中期预报是指预报未来3-10天内的天气，长期预报是指预报未来10天以上的天气准确率评估3天气预报的准确率评估是衡量天气预报质量的重要指标，通常用预报准确率、预报误差等指标进行评估发布系统4天气预报信息通过各种渠道发布，例如电视、广播、网络、手机APP等，方便公众及时获取天气信息，做好防灾减灾工作数值预报基本原理模型类型应用范围精度提升数值预报是利用数学方程模数值预报模型有很多种，例数值预报广泛应用于天气预近年来，随着计算机技术和拟大气运动，预测未来天气如全球模式、区域模式等，报、气候预测、灾害预警等数值预报模型的不断发展，情况的预报方法它将大气不同模式的特点和应用范围领域，为人类生活和社会发数值预报的精度不断提升，运动方程和初始条件输入计有所不同全球模式覆盖范展提供服务预报时效和准确率也得到提算机，通过数值计算得到未围广，但分辨率较低，区域高来不同时刻的气象要素值，模式覆盖范围小，但分辨率例如温度、湿度、气压、风较高速等气候变化全球变暖全球变暖是指全球平均气温持续上升的现象，是由于温室气体排放增加，导致地球热量散失减少而造1成的极端天气增多2气候变化会造成极端天气事件增多，例如暴雨、干旱、热浪、寒潮等，对人类生活和社会发展造成严重影响海平面上升3全球变暖会导致冰川融化，海平面上升，淹没低洼地区，对沿海城市和岛屿国家造成威胁生物多样性减少4气候变化会造成物种灭绝，生物多样性减少，影响生态平衡，对人类社会和经济发展造成负面影响城市气象1城市气象是指城市地区的气象特征2热岛效应是指城市地区气温高于周3城市地区人口密集、工业发达，空，由于城市环境与自然环境不同，边郊区和农村地区的现象，这是由气污染严重，会影响城市地区的空城市气象也具有独特的特点于城市建筑物、道路等热量吸收和气质量，对人体健康造成负面影响释放，导致城市地区气温升高造成的4城市地区的气候特点与自然环境有所不同，例如城市风速5为了改善城市环境，需要采取一系列措施，例如增加绿化较小、降水量较少、湿度较大等，被称为城市微气候面积、减少污染排放、建设低碳城市等农业气象作物生长与气象农业气象灾害预警服务气象条件对作物生长有重农业气象灾害是指对农业农业气象预警服务是指及要影响，包括温度、湿度生产造成危害的气象灾害时发布农业气象灾害预警、光照、降水等，不同的，例如干旱、洪涝、霜冻信息，帮助农民采取防灾作物对气象条件的要求不、寒潮、暴雨等减灾措施，减少农业损失同防灾减灾防灾减灾包括采取一系列措施，例如选择抗灾能力强的作物品种、改进栽培技术、合理灌溉、设施农业等交通气象航空气象航空气象是指对航空器飞行影响的气象条件，包括风、云、降水、能见度、雷电等，对航空安全至关重要公路气象公路气象是指对公路交通影响的气象条件，包括雨、雪、雾、冰冻、强风等，对道路安全和交通效率有重要影响铁路气象铁路气象是指对铁路运输影响的气象条件，包括风、降水、积雪、冰冻、雷电等，对铁路安全和运输效率有重要影响海洋气象海洋气象是指对海上航行影响的气象条件，包括风、浪、流、能见度、雾、雷电等，对航行安全和海上作业有重要影响气象灾害预警蓝色预警较弱的灾害性天气出现，可能造成轻微影响，公众需注意防范黄色预警较强灾害性天气出现，可能造成较大影响，公众需做好防范准备橙色预警很强灾害性天气出现，可能造成严重影响，公众需采取防范措施红色预警极强灾害性天气出现，可能造成特别严重的影响，公众需采取紧急应对措施人工影响天气人工降雨防雹作业技术原理应用效果人工降雨是指利用人工方法防雹作业是指利用人工方法人工影响天气主要利用催化人工影响天气技术在一定程，使云层中的水汽凝结成雨，改变云层内的物理结构，剂，例如碘化银、干冰等，度上可以缓解干旱旱情，减滴，增加降水量，缓解干旱减少冰雹的形成，防止冰雹改变云层内的物理结构，促少冰雹灾害，但其效果还受旱情灾害的发生进水汽凝结或冰晶生长天气条件等因素的影响气象与健康1气象病是指由于气象变化，例如气压、温度、湿度等变化，对人体造成的影响，常见的气象病包括感冒、哮喘、心脑血管疾病等2空气质量对人体健康有直接影响，空气中的污染物，例如二氧化硫、氮氧化物、臭氧等，会对呼吸系统、心血管系统等造成损害3为了保护健康，需要根据天气变化，采取一些措施，例如注意防寒保暖、避免过度劳累、加强锻炼、注意空气质量等4根据天气变化，合理安排生活，例如高温天气注意防暑降温，寒冷天气注意保暖防寒，降雨天气注意防滑防寒等极地气象极地气候特征观测难点极地气候特征包括严寒、干燥、少雨、极地气象观测面临很多挑战，例如恶劣1风力强等，由于阳光照射角度小，太阳的天气条件、交通不便、环境严酷等，2辐射弱，导致极地地区气温低给观测工作带来困难全球影响科研价值极地气象变化对全球气候变化有重要影4极地气象研究对于了解地球气候系统、响，例如极地冰川融化会造成海平面上3研究气候变化、保护极地环境等具有重升，影响全球生态系统和社会经济发展要意义高原气象高原气候特点1高原气候特点包括气温低、气压低、日照强、风力大、降水少等，由于海拔较高，空气稀薄，导致高原地区气温低、气压低特殊天气现象2高原地区还有一些特殊的天气现象，例如高原寒流、高原雷暴、高原雪灾等，对高原地区的生态环境和人类活动造成影响观测系统3高原气象观测系统需要适应高原地区特殊的气候条件，例如加强高寒地区的观测，改进观测设备等预报难点4高原气象预报难度较大，由于高原地区地势复杂、气象条件特殊，对预报技术和预报模型提出更高要求海洋气象海气相互作用海洋气象是指海洋地区的气象特征，海洋和大气之间存在密切的相互作用，影响着彼此的气象特征海洋天气系统海洋地区存在各种各样的天气系统，例如台风、海雾、海浪、风暴潮等，对海上航行和海洋作业造成影响观测网络海洋气象观测网络包括气象船、气象浮标、卫星遥感等，为海洋天气预报提供数据支持预报服务海洋天气预报服务为海上航行、海洋作业、渔业生产等提供保障，提高安全性和效率气象科技发展1气象科技发展日新月异，近年来出2气象观测手段不断革新，例如无人3天气预报能力不断提升，例如数值现了许多新技术，例如人工智能、机、高分辨率卫星等，提高了气象预报模型不断改进、预报时效不断大数据、云计算等，推动着气象观数据的获取能力，为天气预报提供延长、预报准确率不断提高，为人测、预报、服务等方面的发展了更丰富的数据源类生活和社会发展提供更精准的服务。