《气象学回顾》课件

气象学回顾本课程将带您回顾气象学的发展历程，从古代文明对天气的认知到现代科技在气象学中的应用，了解气象学的科学基础，以及它在人类社会发展中的重要作用课程概述定义和范围发展阶段学习目标气象学是研究大气现象及其演变规律气象学的发展历经了从古代观测到现本课程旨在帮助您了解气象学的基本的科学，涵盖了各种天气现象、气候代科技应用的漫长过程，经历了观测知识，掌握气象观测、分析和预报的变化、大气污染等方面、理论、模型和应用等多个阶段方法，以及气象学在社会发展中的应用早期气象观测古埃及、古巴比伦等文明中国古代拥有悠久的气象12就已积累了大量的关于天观测历史，留下了大量的气现象的记录，并尝试对气象记录，如《尚书·禹贡天气进行预测》中对不同地区的降水量和气候特征的描述西方早期的气象观测工具主要包括日晷、风向标、雨量器等，3这些工具为气象学的发展奠定了基础气象学的科学基础世纪171托里拆利发明了气压计，盖利略发明了温度计，为气象观测提供了更精确的工具世纪182湿度计和雨量计的发明进一步完善了气象观测手段，为气象学的发展提供了更全面的数据支持世纪初193卢克霍华德建立了云的分类系统，为气象学研究提供了更加科学的框架气象观测网的建立1653年，意大利的佛罗伦萨建立了世界首个气象观测站，标志着气象观测进入了一个新的阶段1717年，随着英国皇家学会建立了首个国际气象观测网，气象观测开始走向国际化19世纪中期，电报技术的应用使气象数据能够快速传递，促进了天气预报的快速发展天气图的诞生年1856勒威耶建立了覆盖整个欧洲的气象2观测网，为天气图的绘制提供了更年1851广泛的数据支持英国人霍华德绘制了首张天气图，1标志着天气预报从描述性走向了更推广应用加科学的分析阶段天气图的应用迅速推广到欧美各国，为气象学的发展提供了强大的工3具挪威学派的贡献等人的工作V.Bjerknes20世纪初，挪威气象学家V.Bjerknes及其团队的研究，推动了气旋、锋面和气团学说的发展现代天气学分析挪威学派的理论奠定了现代天气学分析的基础，为天气预报提供了重要的理论支撑高空气象观测的发展早期早期的高空气象观测主要依靠风筝和气球，能够获得一定高度上的气象数据无线电高空探测20世纪初，无线电技术的应用使高空气象观测能够达到更高的精度和范围二战期间二战期间，高空观测网得到了快速扩展，为军事气象预报提供了重要的数据支持芝加哥学派的贡献高空急流Rossby及其团队发现了高空急流的存在，并对其在天气系统中的作用进行了1研究大气长波芝加哥学派发现并研究了大气长波，为理解天气系统的大尺度运动2提供了重要的理论基础长波理论芝加哥学派建立了长波理论，解释了大气长波的形成和3发展规律，推动了天气预报的进步数值天气预报的起源1922年，L.F.1946年，John von1950年，首次成功的Richardson首次尝试Neumann提出了利用数值天气预报诞生，用数学方法来进行天计算机进行数值天气标志着数值天气预报气预报，但由于计算预报的构想，为数值进入了一个新的发展量太大而未能成功天气预报的发展奠定阶段了基础计算机在气象学中的应用早期计算机模型120世纪50年代，早期计算机模型的出现，为数值天气预报提供了新的计算工具全球和区域数值模式260-70年代，全球和区域数值模式的发展，提高了天气预报的精度和范围现代超级计算机现代超级计算机的应用，使数值天气预报能够处理更加3复杂的大气模型，提高了预报的精度和时间分辨率气象卫星时代的开启极轨卫星静止卫星1960年，首颗气象卫星TIROS-1发射升空，开启了气象卫星时代，标志着气象观测进入了一个新的维度雷达气象学的发展100100010000雷达应用多普勒雷达雷达网二战后，军用雷达技术向气象领域应多普勒雷达的出现，能够探测到降水多普勒雷达网的建立，为气象预报提用的转化，推动了雷达气象学的发展物的运动速度和方向，提高了短时临供了更加精密的观测数据，提高了灾近预报的精度害性天气预警的准确率中尺度气象学的兴起雷达和卫星观测技术的发展，推动了中尺度气象学的研究，使人们对强对流天气系统（如龙卷风、冰雹等）有了更深入的认识气候学的发展描述性气候学动力气候学全球气候模式早期气候学主要以描述气候特征为主随着气候模型的发展，气候学开始关全球气候模式的建立，使人们能够模，缺乏对气候变化机制的深入研究注气候变化的动力机制，并发展了动拟全球气候变化，并预测未来气候变力气候学理论化趋势大气化学与空气污染世纪年代20601随着工业化进程的加快，空气污染问题日益突出，引发了人们对大气化学和空气污染的关注臭氧层破坏2臭氧层破坏的发现，引发了全球范围内的环保行动，推动了大气化学研究的发展大气化学的重要性3大气化学研究在解决空气污染、保护臭氧层等方面发挥着重要作用，是气象学的重要组成部分海气相互作用研究现象全球海洋观测系统ENSOENSO现象的发现，揭示了海全球海洋观测系统的建立，洋与大气之间复杂的相互作为研究海气相互作用提供了用机制，对全球气候变化有更加丰富的数据支持着重要的影响耦合海气模式耦合海气模式的开发，能够更加准确地模拟海气相互作用过程，提高了气候预报的精度边界层气象学边界层理论湍流观测技术参数化20世纪70年代，边界层理论的发展，湍流观测技术的进步，能够更加精确边界层过程在数值模式中的参数化，加深了人们对大气边界层结构和过程地观测大气边界层的湍流结构，为边能够更好地模拟边界层的影响，提高的理解界层模式提供更准确的数据天气预报的精度热带气象学的进展和热带波动MJOMJO（Madden-Julian Oscillation）2和热带波动的发现，揭示了热带大热带气旋研究气中的重要波动现象热带气旋研究的深化，使人们能够1更准确地预测热带气旋的路径和强相互作用度热带-中纬度相互作用的认识，为理解全球气候系统提供了更加完整的3视角季节内到年际预测短期气候预测集合预报应用领域短期气候预测技术的发展，能够对未集合预报方法的应用，能够提供更可季节预测在农业、水资源管理、能源来数周到数月的气候变化进行预测靠的气候预测结果，提高了预测的精等领域有着广泛的应用，能够为人们度的生产生活提供指导极地气象学100010000观测网全球气候系统南北极观测网的建立，为研究极地气极地在全球气候系统中扮演着重要的象提供了更加完整的观测数据，加深角色，对全球气候变化有着显著的影了人们对极地气候的认识响100000挑战极地气象研究面临着恶劣的环境条件和数据缺乏等挑战，需要不断突破技术难关新技术在气象观测中的应用激光雷达和声雷达能够探无人机和气球平台能够在12测到大气中的风、温度、不同高度上进行气象观测湿度等参数，为气象观测，为气象研究提供了更加提供了更加精密的工具灵活的观测手段地基GPS水汽观测技术能够高精度地测量大气水汽含量，为天3气预报和气候研究提供了重要的数据支持数据同化技术的进步最优插值1早期数据同化方法主要依靠最优插值，将观测数据与数值模型数据进行融合三维变分2三维变分数据同化方法能够更加准确地将观测数据融合到数值模型中，提高了预报的精度四维变分和集合卡尔曼滤波3四维变分和集合卡尔曼滤波方法，能够更加有效地利用观测数据，进一步提高了天气预报的精度气象信息技术的发展气象大数据人工智能气象大数据的处理和应用，人工智能技术在气象预报中为气象研究提供了更加丰富的应用，能够提高预报的效的资源，也带来了新的挑战率和精度，为气象服务提供新的可能可视化技术可视化技术在气象领域的应用，能够更加直观地展示气象数据，提高气象服务的质量公众气象服务的进步多渠道发布系统多渠道天气预报发布系统，能够将气象信息以更加便捷的方式传递给公众精细化预报产品精细化预报产品的开发，能够提供更加准确和细致的天气预报服务个性化服务智能手机时代的个性化气象服务，能够根据用户的需求提供更加精准和便捷的天气信息气象防灾减灾极端天气预警系统的多部门协作的应急响气象服务在防灾减灾建立，能够及时向公应机制，能够有效地中发挥着重要的作用众发布预警信息，提应对各种气象灾害，，能够为政府部门和高防灾减灾的效率保障人民生命财产安公众提供决策支持全生态气象学的发展相互作用气象因素与生态系统之间存在着复杂的相互作用，影响着生态系统的结构和1功能碳循环碳循环研究是生态气象学的重要内容，能够帮助人们了解气候变化2对碳循环的影响应对气候变化生态气象学在应对气候变化方面发挥着重要作用，能够3为环境保护和可持续发展提供科学依据农业气象学的进展农业气象观测网的建设，农业气象预报和服务系统12能够更加全面地收集农业，能够为农业生产提供更气象数据，为农业生产提加精准的气象预报，提高供重要的信息支持农业生产效率精准农业中的气象应用，能够根据作物生长需要，制定更加合3理的灌溉、施肥等措施，提高农业效益气象学的跨学科融合气象学与其他学科的交叉融合，能够更加全面地研究地球系统，为解决全球性问题提供科学依据未来展望挑战新技术推动应对全球变化气候变化、极端天气频发、大气污染人工智能、大数据、云计算等新技术气象学在应对全球变化中扮演着重要等问题是气象学未来面临的主要挑战的应用，将推动气象学的发展，提高的角色，能够为人类社会提供更加可气象预报的精度和效率靠的气象服务。