《气象预报实习》课件

气象预报实习课程介绍欢迎各位同学参加气象预报实习课程！本课程旨在帮助大家掌握气象预报的基本理论和实操技能，培养专业气象预报员所需的综合素质在未来几周的学习中，我们将深入探讨气象数据收集、分析与预报技术，通过理论学习与实践操作相结合的方式，使大家能够系统性地了解现代气象预报工作的全过程本课程注重实践，我们将安排多种实习项目，让大家亲身体验气象预报工作的挑战与乐趣，为未来的职业发展打下坚实基础什么是气象预报？科学依据技术支撑应用领域气象预报是运用大气科学原理，结合数现代气象预报依靠先进的观测设备、超气象预报广泛应用于农业生产计划制学、物理等学科知识，对未来一段时间级计算机和数值模拟技术，通过收集全定、交通运输安排、旅游业服务提升、内的天气状况进行预测的科学活动这球气象数据，建立数学模型来模拟大气能源消耗预测等多个领域，对国民经济一过程基于对大气运动规律的理解和分运动，预测未来的天气变化和人民生活具有重要影响析气象预报的重要性生命安全保障提前预警极端天气事件经济损失减少帮助各行业提前应对生产效率提高优化资源配置与决策准确的气象预报能够帮助政府部门和公众提前做好极端天气的防灾减灾工作，有效减少人员伤亡和财产损失据统计，每投入1元用于气象防灾减灾，可以避免约7元的经济损失在农业生产中，准确的气象预报可以指导农民合理安排农事活动，避免不必要的损失；在交通运输领域，气象预报可以提高运行效率和安全性；在能源领域，气象预报可以优化能源调度，降低成本实习目标与内容理论知识掌握技能培养•大气运动基本原理•气象数据收集与处理•天气系统形成机制•天气图分析与判读•数值预报模型理论•预报产品制作与发布综合能力提升•团队协作能力•问题分析与解决能力•科学思维与创新能力本实习课程设计涵盖气象预报全流程，从基础观测数据获取，到综合分析判断，再到预报制作与发布，帮助学生全面理解气象预报工作的每一个环节通过理论与实践相结合的方式，使学生能够将课堂所学知识灵活应用到实际工作中实习安排与考核第1-2周基础理论学习与观测实践第3-4周数据处理与分析技能训练第5-6周天气分析与预报实践第7-8周专题项目实践与成果展示考核方式采用多元评价体系，包括实习日志（20%）、实践操作能力（40%）、课堂参与度（10%）以及最终实习报告与答辩（30%）我们注重过程评价，鼓励同学们在实习过程中积极思考、勇于实践每周将安排小组讨论和案例分析活动，要求学生积极参与并贡献自己的见解实习期间，每位学生需要完成至少一次天气预报实践，并接受指导教师的点评与指导气象要素温度温度定义测量单位测量方法温度是表征物体冷热程国际上主要使用摄氏度通常使用温度计在百叶度的物理量，是分子热（℃）和华氏度（℉）箱中测量，确保测量值运动剧烈程度的宏观表两种单位，中国气象部不受阳光直射和雨水影现，在气象学中主要用门统一使用摄氏度作为响，以获取更为准确的于描述空气的冷热状温度的测量单位气温数据态温度是最基础也是最重要的气象要素之一，它直接影响人体感知和多种自然现象在气象预报中，温度预报是公众最为关注的内容之一，包括日最高温度、日最低温度以及逐时温度变化等温度的垂直分布和水平分布都具有明显的规律性，这些规律是我们进行温度预报的重要依据例如，通常情况下，气温随高度升高而降低，平均每升高100米，气温下降约

0.6℃气象要素湿度相对湿度指空气中水汽压与同温度下饱和水汽压的百分比，是最常用的湿度表示方法绝对湿度指单位体积空气中所含水汽的质量，通常以克/立方米表示露点温度指空气中水汽达到饱和状态时的温度，是判断凝结现象的重要指标比湿指单位质量空气中水汽的质量，通常以克/千克表示湿度是大气中水汽含量的量度，直接影响云和降水的形成空气中的水汽主要来源于海洋、湖泊、河流等水体的蒸发以及植物的蒸腾作用湿度的变化与温度密切相关，温度升高，空气的持水能力增强湿度对人体的舒适度有显著影响在高温高湿环境下，人体散热困难，容易产生闷热感；在低温低湿环境下，容易引起皮肤干燥和呼吸道不适因此，湿度预报在健康气象服务中占有重要位置气象要素风风向指风吹来的方向，用16个方位或角度表示风速表示空气运动的快慢，单位为米/秒或级数风力依据蒲福风级划分为0-12级，描述风的强度阵风短时间内风速突然增强的现象，具有突发性和短暂性风是空气的水平运动，由气压差引起地球表面不同地区接收太阳辐射的差异导致气压差异，进而形成风此外，地球自转产生的科里奥利力也会影响风向，使北半球的风向偏右，南半球的风向偏左风的观测通常使用风向标和风速仪，现代气象站多采用自动观测设备在气象预报中，风的预报对航运、航空、风能利用以及污染物扩散等具有重要指导意义特别是在强风暴天气预警中，风力预报更是防灾减灾的关键内容气象要素降水水汽凝结形成云滴和冰晶颗粒颗粒增长云中水滴或冰晶逐渐长大降水形成当颗粒重力超过浮力时降至地面降水是指从云中降落到地面的液态或固态水，包括雨、雪、雹等多种形式降水量是表示降水多少的物理量，通常以毫米（mm）为单位，表示降水后覆盖在水平面上的水层深度降水的测量主要使用雨量器和雪量器，现代气象站通常配备自动雨量计，可以连续记录降水量和降水强度此外，气象雷达是探测降水的重要工具，可以实时监测降水的强度、范围和移动方向在气象预报中，降水预报是最具挑战性的内容之一，需要考虑大气层结稳定度、水汽条件、垂直运动等多种因素随着数值预报技术的发展，降水预报的准确率逐渐提高，但局地强降水的精确预报仍是世界性难题气象要素气压气象数据来源地面观测自动气象站传统观测仪器人工观测配备温度、湿度、气压、风向风速等多种包括百叶箱中的温度计、湿度计，以及气专业气象观测员根据规范进行天气现象、传感器，可24小时连续自动观测，数据通压计、雨量器等设备尽管自动化程度不云量、能见度等观测，记录无法通过仪器过通信网络实时传输到气象中心目前中断提高，但传统观测仪器仍在许多气象站自动获取的要素人工观测的优势在于可国已建成全球最大的地面气象观测网络使用，作为自动设备的校准和补充以对复杂天气现象做出专业判断地面观测是气象数据的基础来源，提供最直接、精确的气象要素测量值标准的地面气象观测项目包括气压、气温、湿度、降水量、风向风速、云量、能见度、天气现象等气象数据来源高空探测准备探空设备充气释放检查无线电探空仪和气球充入氢气或氦气后释放气球接收处理数据传输地面站接收并处理高空数据探空仪实时发送高空气象数据高空探测是获取大气垂直结构信息的重要手段，通常使用携带无线电探空仪的气象气球进行观测气球上升过程中，探空仪测量不同高度的温度、湿度、气压、风向和风速，并通过无线电将数据传回地面站全球气象部门一般在每天00UTC和12UTC（协调世界时）进行高空探测，数据用于天气分析和数值预报模式的初始场中国目前有120多个高空气象观测站，每天定时进行探空观测，为气象预报提供重要基础数据气象数据来源卫星遥感气象卫星遥感是现代气象观测的重要手段，可以获取大范围的气象信息气象卫星主要分为静止轨道卫星和极轨卫星两类静止轨道卫星位于赤道上空约36000公里处，可以持续监测同一区域；极轨卫星运行在距地面约800公里的低轨道，可以获取全球性的观测数据气象卫星通常搭载可见光、红外、水汽和微波等多种通道的传感器，用于探测云系、温度、湿度、降水等信息这些数据对于海洋、沙漠、高山等常规观测稀少地区的天气分析尤为重要，也是台风、沙尘暴等大尺度天气系统监测的主要手段气象数据来源雷达探测多普勒天气雷达双偏振雷达•利用多普勒效应测量降水粒子运动速•同时发射水平和垂直偏振电磁波度•可区分雨、雪、冰雹等不同降水类型•可探测降水强度、风场和风切变•精确估计降水量和识别非气象回波•探测范围通常为230-460公里相控阵雷达•电子扫描代替机械旋转，扫描速度快•可实现对感兴趣区域的快速监测•提供更高时间分辨率的观测数据气象雷达通过发射电磁波并接收目标散射回波来探测大气中的降水粒子雷达回波强度与降水粒子的大小、数量和物态有关，可用于估计降水强度现代气象雷达网络是临近预报和强对流天气监测预警的关键设施中国已建成覆盖全国的新一代天气雷达网，实现了对强对流天气的全面监测这些雷达数据不仅用于天气监测和预警，也是数值模式资料同化的重要输入，有助于提高短时预报的准确率数据质量控制数据审核数据订正数据插补对观测数据进行初步检查，识别明显错根据专业知识和相关信息，对可能错误对缺失的数据进行合理填补，保证数据误和异常值包括范围检查（确保数据的数据进行修正这需要气象专业人员的完整性常用的插补方法包括时间插在合理范围内）、内部一致性检查（检根据物理规律和气象学知识，结合周边值（利用前后时间的数据）、空间插值查不同要素之间的关系是否合理）和时站点数据和历史资料，判断数据是否需（利用周围站点的数据）和统计模型插间连续性检查（检查数据随时间变化是要订正以及如何订正值（利用历史统计关系）否合理）数据质量控制是气象预报的重要前提，只有保证输入数据的质量，才能提高预报的准确性随着观测数据量的快速增长和自动化程度的提高，数据质量控制变得越来越重要，也越来越依赖自动化算法和人工智能技术现代数据质量控制系统通常包括实时自动检查和事后人工审核两个环节，既保证数据处理效率，又确保质量控制的可靠性高质量的气象数据不仅用于日常预报，也是气候研究和模式发展的重要基础数据可视化图表气象数据可视化是将复杂的数值信息转化为直观图像的过程，有助于气象预报员快速理解数据并发现关键特征常用的气象图表包括折线图（展示气象要素随时间的变化趋势）、柱状图（表示离散时间点的气象要素值）、散点图（分析不同气象要素间的关系）和风玫瑰图（展示风向和风速的统计特征）在气象预报工作中，预报员需要分析大量观测和模式数据，合理的数据可视化能够提高工作效率，帮助预报员迅速把握天气形势，识别关键天气特征现代气象业务系统通常提供丰富的可视化工具，支持交互式数据探索和分析数据可视化地图等值线图通过连接相同值的点形成线条，展示气象要素的空间分布常用于表示气压场（等压线图）、温度场（等温线图）和高度场（等高线图）填色图用不同颜色填充不同数值范围的区域，直观展示气象要素的空间差异特别适合表示降水、雷达回波和卫星云图等数据流线图通过曲线表示流体运动方向，线条密度表示流速大小常用于表示风场、气流和水汽输送等矢量图用箭头表示具有方向性的气象要素，如风向风速、气压梯度等箭头长度或粗细通常代表大小地图是气象数据可视化的重要载体，能够直观展示气象要素的空间分布特征在现代气象业务系统中，地图可视化通常支持多层数据叠加显示，例如在地形图上叠加气压场、温度场和风场等，帮助预报员综合分析多种气象要素随着计算机图形技术的发展，气象地图可视化已经从静态二维表达发展到动态三维展示，大大提升了对复杂气象系统的立体认识能力高质量的气象地图也是向公众传递气象信息的重要媒介统计分析平均值℃

23.57月平均气温北京市气象站多年观测数据78%平均相对湿度长江中下游地区夏季典型值

1012.5hPa年平均气压海平面标准气压参考值752mm年平均降水量中国大陆地区平均水平平均值是气象统计分析中最基本的统计量，用于描述气象要素的中心趋势在气象学中，常用的平均值包括日平均、月平均、年平均和多年平均等不同时间尺度的统计值这些平均值反映了气象要素的气候特征，是判断天气异常和预测未来趋势的重要参考在计算气温平均值时，通常采用最高温度+最低温度/2或2时+8时+14时+20时/4等方法；对于风向等方向性数据，则需要使用矢量平均方法准确理解和计算平均值对气象预报工作至关重要，是掌握气候背景和识别异常天气的基础统计分析标准差统计分析相关分析气象要素对相关系数相关性质气温-相对湿度-

0.65中等负相关气温-露点温度

0.82强正相关气压-降水量-

0.43弱负相关日照时数-降水量-

0.78强负相关相关分析是研究两个或多个气象要素之间关系的统计方法，相关系数是量化这种关系强度和方向的指标相关系数取值范围为-1到1，正值表示正相关（一个变量增加，另一个也增加），负值表示负相关（一个变量增加，另一个减少）；绝对值越接近1，表示相关性越强在气象预报中，相关分析有助于理解不同气象要素之间的相互影响，建立统计预报模型例如，气温与相对湿度通常呈负相关，这是因为气温升高会增加空气的持水能力，在水汽含量不变的情况下相对湿度会下降了解这些相关关系有助于预报员对各种气象要素进行综合判断需要注意的是，相关并不意味着因果关系，两个变量之间可能都受到第三个变量的影响在应用相关分析结果时，应结合气象学原理进行物理解释，避免得出错误结论数值天气预报（）NWP物理逼真性基于真实物理方程模拟大气运动计算自动化利用超级计算机进行海量计算全球性覆盖提供全球范围内的预报产品数值天气预报（NWP）是利用数学物理方程组描述大气运动规律，通过计算机数值求解来预测未来天气状况的方法与传统经验预报相比，NWP具有客观、定量、自动化程度高等优势，是现代气象预报的核心技术NWP的基本原理是将大气视为流体，用热力学和流体力学方程组描述其运动规律这些方程包括动量方程、连续性方程、热力学方程和水汽方程等，构成一个复杂的偏微分方程组由于这些方程无法直接求解解析解，需要采用数值方法在计算机上进行求解尽管NWP技术不断进步，但仍面临初始场不确定性、模式误差和混沌敏感性等挑战因此，现代气象预报通常结合数值预报和人工经验，通过预报员对模式产品的解释和订正来提高预报准确率流程资料同化NWP多源观测数据质量控制收集地面、高空、卫星、雷达等观测资料过滤错误数据，确保观测质量初始场生成同化算法形成物理一致的模式初始状态将观测数据融入模式背景场资料同化是将各种观测资料与数值模式背景场结合，生成最优初始场的过程它是连接观测世界和模式世界的桥梁，对数值预报质量具有决定性影响资料同化面临的主要挑战是如何处理观测资料的不均匀分布、不同精度和不同表征的问题现代资料同化方法主要包括三维变分同化（3D-Var）、四维变分同化（4D-Var）和集合卡尔曼滤波（EnKF）等其中，4D-Var考虑了观测资料的时间分布，能更好地利用非常规观测资料；而EnKF则通过集合预报提供流依赖的背景误差协方差，适合处理强非线性系统流程模式积分NWP动力过程计算求解大气运动基本方程组，包括动量方程、连续性方程、热力学方程等，计算大气流体的运动状态物理过程参数化模拟辐射传输、云微物理、对流、边界层湍流等次网格尺度过程，通过参数化方案表示这些过程对可分辨尺度的影响边界条件处理处理模式与外部环境的相互作用，包括大气顶边界、侧边界和下垫面边界，确保计算的稳定性和合理性时间积分沿时间轴推进计算，通常采用显式或隐式数值格式，以稳定高效的方式求解时间演化模式积分是数值天气预报的核心环节，通过数值求解描述大气运动的方程组，预测未来大气状态由于大气系统的高度非线性和多尺度特性，模式积分面临巨大的计算挑战，需要超级计算机的强大计算能力支持现代数值预报模式通常采用谱方法、有限差分法或有限元法等数值方法，在空间上将大气划分为三维网格，在时间上通过一系列离散步长推进计算全球模式的水平分辨率已达10千米量级，区域模式可达千米甚至百米量级，垂直方向通常分为几十层流程后处理NWP模式产品提取统计订正•从原始模式输出中提取关键气象要素•基于历史误差统计进行系统性偏差订正•转换为标准格式便于分发和应用•应用MOS、卡尔曼滤波等统计方法•生成预报员和用户需要的各类产品•提高预报准确度，尤其是极端天气预报产品可视化•转换数值结果为图形化产品•生成等值线图、填色图、矢量图等•制作预报员和公众易于理解的产品后处理是对数值模式直接输出结果进行加工处理的过程，旨在提高预报的实用性和准确性尽管现代数值模式日益完善，但仍存在系统性偏差和不确定性，后处理技术可以有效减少这些问题对预报质量的影响统计后处理是现代气象预报的重要环节，常用方法包括模型输出统计（MOS）、卡尔曼滤波、类比订正等这些方法通过建立模式输出与实际观测之间的统计关系，对模式预报进行有针对性的订正，尤其能提高对极端天气事件的预报准确率集合预报后处理是另一重要发展方向，通过对多个模式或同一模式多次运行结果的统计分析，不仅提供确定性预报，还能量化预报的不确定性，为风险评估和决策提供科学依据动力气象学基础热力学第一定律连续性方程运动方程描述大气中能量转换和守恒的基本规描述质量守恒的方程，表达为∂ρ/∂t+基于牛顿第二定律，描述大气运动的动律，表达为dQ=CpdT-αdp，其中dQ∇·ρV=0，其中ρ为密度，t为时间，V力学方程，考虑了压力梯度力、科里奥表示热量变化，Cp为定压比热容，dT为为速度矢量该方程描述了空气质量如利力、重力和摩擦力等作用这组方程温度变化，α为比容，dp为压力变化这何在空间中流动和再分布，是理解大气是理解大气环流、天气系统形成和演变一定律是理解大气温度变化、绝热过程辐合辐散和垂直运动的基础的理论基础，也是数值预报模式的核心和稳定度分析的理论基础方程组动力气象学是研究大气运动规律的学科，是现代气象预报的理论基础它通过建立描述大气运动的数学方程组，揭示大气运动的内在规律和物理机制掌握动力气象学基础知识，对于理解天气系统的形成、发展和演变过程，以及数值预报模式的工作原理至关重要在实际预报工作中，动力气象学原理帮助预报员解释观测到的现象，识别关键的动力和热力过程，进而对未来天气变化做出科学判断例如，通过温度平流和涡度平流分析，可以推断高低压系统的发展趋势；通过稳定度和辐合辐散分析，可以评估对流天气的发生概率天气图分析高气压系统低气压系统锋面系统特征为封闭的等压线，中心气压高于周围，空气呈辐特征为封闭的等压线，中心气压低于周围，空气呈辐锋面是不同性质气团的交界面，包括冷锋、暖锋、静散下沉运动北半球呈顺时针旋转，通常带来晴朗干合上升运动北半球呈逆时针旋转，常伴有多云和降止锋和锢囚锋锋面活动常伴随显著的天气变化，如燥的天气在天气图上识别高压中心和脊线，有助于水天气在天气图上识别低压中心和槽线，有助于判降水、风向风速变化和温度骤变准确识别锋面位置判断晴好天气区域断可能的降水区域和类型是天气预报的关键技能天气图分析是气象预报的传统基础，通过识别和追踪天气系统，理解其演变规律，进而预测未来天气变化标准的天气图包括地面天气图和各层高空天气图，前者展示地面气压场和天气系统，后者展示不同高度的等压面形势在天气图分析中，除了研究局地天气系统外，还需要关注大尺度环流特征，如西风带中的行星波、副热带高压、季风环流等这些大尺度系统对区域天气有重要影响，是中长期天气预报的关键考虑因素经验预报方法历史相似法天气图推演法统计预报法通过查找历史上与当前天基于天气系统发展演变的利用历史资料建立统计关气形势相似的案例，参考规律，对天气图进行主观系，通过当前观测值预测其后续发展，预测未来天推演，预测未来的天气形未来的天气状况包括回气变化这种方法特别适势这是传统预报的核心归分析、时间序列分析等用于特殊天气过程和地方方法，需要丰富的经验和多种统计方法性天气预报扎实的理论基础临近预报法基于最新的观测资料，特别是雷达和卫星资料，对短时间内（0-6小时）的天气变化进行预测这种方法对强对流天气预警尤为重要经验预报方法是基于气象学家的专业知识和实践经验，对未来天气进行预测的方法尽管数值预报技术不断发展，经验预报方法仍然具有不可替代的价值，尤其是在短期和临近预报领域数值模式输出往往需要预报员基于经验进行解释和订正，才能形成最终的预报产品经验预报的核心是对天气系统结构、移动和发展规律的深刻理解优秀的预报员能够根据有限的信息，通过模式识别和推理分析，正确判断天气系统的未来演变这种能力需要长期的实践和总结，是气象预报员职业成长的重要方向卫星云图判识卫星云图判识是通过分析气象卫星拍摄的云图，识别云系类型、结构和演变特征，从而推断天气系统性质和发展趋势的技术现代气象卫星通常提供可见光、红外和水汽等多通道云图，不同通道的云图可反映不同的大气特征，结合分析可以获取更多气象信息在云图判识中，主要关注云的形态、亮度、纹理和组织特征例如，积雨云在可见光云图上呈现明亮的白色，边界清晰，有时呈现花菜状；而在红外云图上则表现为明亮的白色（低温）区域，顶部平滑通过识别这些特征，可以判断对流活动的强度和范围，为强对流天气预警提供重要依据对于大尺度天气系统，如锋面、气旋和反气旋，在卫星云图上都有典型的云系特征例如，锋面系统通常表现为带状云系；温带气旋则呈现典型的逗号云结构通过分析这些云系的形态和演变，可以追踪天气系统的移动路径和发展趋势，提高天气预报的准确性雷达回波分析雷达产品综合应用多普勒风场分析结合反射率、速度场、垂直积分液态含水量、降水估计基本回波特征识别利用多普勒速度场数据分析气流运动特征，识别辐合辐等多种雷达产品，全面分析天气系统的结构和发展同学习分析雷达回波的强度、高度、形状和结构，判断降散区、切变线和旋转特征特别关注中气旋、辐合线等时与卫星云图、地面观测和数值预报产品联合分析，提水类型和强度例如，层状云降水通常表现为大范围均强对流天气的前兆信号，以及下击暴流、龙卷风等危险高预报的准确性和时效性匀的弱回波，而对流性降水则表现为强度大、边界清晰天气现象的特征回波的局地强回波雷达回波分析是临近预报的核心技术，通过实时分析气象雷达探测到的回波信息，判断降水系统的类型、强度、移动方向和发展趋势，为0-6小时的短临预报和预警提供重要依据现代天气雷达不仅能探测降水强度，还能测量径向风速，为分析大气运动提供宝贵信息强对流天气如雷暴、冰雹、龙卷风等在雷达图像上都有典型特征例如，超级单体风暴常常表现为钩状回波和中气旋特征；飑线则表现为线状强回波和明显的辐合特征熟练识别这些特征，对于及时发布预警、减轻灾害损失具有关键作用临近预报技术外推预报智能融合机器学习基于连续的雷达或卫星观测资料，通过将外推法与数值模式和统计方法相结利用深度学习等人工智能技术，从历史追踪天气系统的移动规律，预测其未来合，克服单一方法的局限性例如，使数据中学习复杂的天气演变规律，提高短时间内的位置和强度变化这种方法用数值模式预测天气系统的发展趋势，预报准确率这些方法能够自动识别雷简单直接，计算速度快，适合0-2小时的同时用观测资料不断校正预报结果这达回波的发展模式，预测强对流天气的极短临预报，但难以准确描述天气系统种方法能较好地平衡即时性和准确性，形成和演变，在临近预报领域显示出巨的生消发展是现代临近预报的主流技术大潜力临近预报技术专注于0-6小时的短期天气预报，特别是强对流天气的监测和预警与传统天气预报相比，临近预报更加注重实时观测资料的应用，能够快速响应大气状态的变化，为公众和特定用户提供及时精准的短期天气信息在城市气象服务、交通气象保障、突发事件应急响应等领域，临近预报技术发挥着越来越重要的作用例如，通过精确预测未来1-3小时的降水落区和强度，可以为城市内涝防控提供决策依据；通过及时监测雷电活动，可以为户外活动和机场运行提供安全保障预报检验与评估预报技巧与经验总结观察敏锐性优秀的预报员具有敏锐的观察力，能够从海量气象数据中快速发现关键信息和异常信号，把握天气系统的本质特征和发展趋势综合分析能力能够综合运用动力学、热力学原理和经验规则，将各种观测资料和模式产品有机结合，形成对天气形势的科学认识判断力与决策力面对不确定和矛盾的信息，能够作出合理判断和果断决策，特别是在极端天气事件中，能够及时发布准确预警持续学习精神保持对新知识、新技术的学习热情，不断更新知识结构，提高专业水平，适应气象科技的快速发展预报技巧是气象预报员通过长期实践积累的专业能力和工作方法，是将理论知识转化为实际预报的关键桥梁优秀的预报员不仅掌握扎实的理论基础，还能够灵活运用各种预报方法，针对不同天气情况选择最适合的分析工具和预报策略经验总结是提高预报水平的重要途径预报员应当对每次预报过程进行回顾分析，尤其是对预报失误的案例进行深入剖析，找出问题原因，吸取教训同时，也要重视成功预报案例的经验提炼，形成可复制的预报方法和技巧，促进团队整体水平的提升个例分析一次降水过程前期条件分析（5月15日）西南暖湿气流持续输送，低层水汽条件充足500百帕高空有明显冷涡靠近，为不稳定能量积累提供有利条件地面形成切变线，为触发对流提供动力抬升降水发展阶段（5月16日）凌晨2时，雷达首次探测到对流回波4时至8时，对流云团迅速发展壮大，出现多个强回波中心10时至14时，降水强度达到峰值，小时雨强超过50毫米，部分地区出现暴雨降水减弱阶段（5月16日）16时后，随着冷池形成和不稳定能量释放，对流活动开始减弱20时后，降水主要转为层状性，强度明显减小5月17日凌晨，本次降水过程基本结束预报评估（5月17日）此次降水过程预报整体较为成功，降水范围和强度预报基本准确但降水开始时间预报偏晚约2小时，最大降水中心位置偏东约30公里，存在一定误差通过分析这次降水过程，我们发现准确把握水汽输送和动力抬升条件是成功预报的关键西南气流带来的充沛水汽为降水提供了物质基础，而高空冷涡和地面切变线的配合则提供了有利的动力和热力条件这种中尺度系统引发的降水过程具有较强的局地性和爆发性特点，对预报提出了更高要求在预报误差方面，主要是对对流触发时间和精确位置的判断存在偏差这提示我们在今后的预报中，需要更加关注局地地形、边界层特征等微尺度因素对对流触发的影响，提高对流初生阶段的监测能力，完善临近预报系统，进一步提高暴雨预报的精细化水平个例分析一次高温过程℃

38.5最高气温记录7月15日14时观测值天5持续时间连续日最高温超过35℃℃

28.7夜间最低温热浪期间平均夜温15%相对湿度午后最低湿度值这次高温过程发生在2022年7月12日至16日，影响了华北和黄淮地区大部分地区形成原因主要有三方面一是500百帕高空持续存在强大的副热带高压，控制该地区并造成下沉增温；二是前期降水偏少，土壤水分不足，削弱了蒸发冷却作用；三是城市热岛效应加剧了城区高温强度从预报情况看，中期预报（3-7天）准确预测了高温过程的开始时间和影响范围，但对持续时间的预估偏短短期预报（1-3天）对最高气温的预报偏低1-2℃，特别是在城市中心区域这主要是由于模式对城市下垫面特性和局地环流模拟不足，低估了城市热岛效应的影响这次高温过程的预警和服务工作总体有效，提前48小时发布了高温橙色预警信号，并通过多种渠道向公众传递防暑降温信息但在与电力、卫生等部门的联动服务方面仍有改进空间，未来应加强跨部门合作，提供更加精细化的高温影响预报和风险评估个例分析一次台风过程生成阶段发展阶段成熟阶段消散阶段西北太平洋形成热带扰动增强为强热带风暴并命名达到峰值强度接近登陆登陆后强度逐渐减弱利奇马台风（编号1909）是2019年影响中国东部沿海地区的一次强台风过程它于8月4日在菲律宾以东洋面生成，随后迅速加强，8月8日达到超强台风级别（中心最低气压930百帕，最大风速52米/秒）8月10日凌晨，利奇马在浙江温岭沿海登陆，随后转向北移，途经浙江、上海、江苏和山东，最终于8月13日在渤海南部减弱为热带低压对于这次台风，数值预报模式对路径的预报总体较为准确，尤其是登陆点和北上路径的预报5天预报误差约200公里，3天预报误差约100公里，1天预报误差约50公里但对台风强度的预报存在低估，特别是对台风迅速增强阶段的强度变化捕捉不足对登陆后减弱速度的预报也存在偏差，模式预测的减弱速度比实际慢这次台风过程的防灾减灾工作总体成功，提前发布了精准预警，组织了大规模人员转移，有效减少了人员伤亡但在台风引发的次生灾害预报方面存在不足，特别是对山东地区暴雨导致的山洪和滑坡灾害预估不足这提示我们需要加强台风次生灾害的风险评估和预警能力实习项目城市天气预报城市特征分析研究城市地形、下垫面和热岛效应精细化预报制作分区域预报城市气象要素公共服务产品开发定制城市居民关注的气象信息城市天气预报是气象服务的重点领域，具有精细化、个性化、多样化的特点城市区域的气象特征受到建筑群、下垫面性质、人为热源等多种因素影响，形成明显的城市热岛效应、降水增强效应和局地环流特征这些城市特有的气象现象需要在预报中予以充分考虑本实习项目要求学生选择一个特定城市，收集其地理环境、气候特征和历史气象资料，了解该城市的天气预报业务现状然后利用观测资料和数值预报产品，结合城市气象特点，制作7天逐日天气预报和24小时逐3小时精细化预报预报内容除常规气象要素外，还应包括空气质量、人体舒适度、交通气象等公众关注的信息学生将在实习过程中体验城市气象服务的全流程，学习如何根据城市特点调整预报策略，如何利用多源数据提高城市精细化预报水平，以及如何将专业的气象信息转化为公众易于理解和使用的服务产品这些能力对未来从事城市气象预报和服务工作具有重要意义实习项目农业气象预报农业气象要素监测农业气象预报产品•气温、降水、日照等常规气象要素•农业生产气象预报和建议•土壤温度、湿度和地温廓线•农业气象灾害预警和防御指南•作物生长环境和病虫害条件•作物生长发育阶段预测精准农业气象服务•根据作物类型定制气象信息•针对关键农事活动的决策支持•农业保险气象风险评估农业气象预报是将气象预报与农业生产紧密结合的专业领域，旨在为农业生产提供精准气象服务，降低气象灾害风险，提高农业生产效率与常规天气预报相比，农业气象预报更加关注影响农作物生长的特定气象要素和临界值，如积温、霜冻、干旱指数等，并结合作物生长发育规律提供实用的农事建议本实习项目要求学生选择一种重要农作物（如水稻、小麦、玉米等）或特色农作物，研究其生长发育特点和对气象条件的需求，了解影响该作物的主要气象灾害类型和防御措施在此基础上，利用气象资料和农业数据，制作针对该作物生长季的中短期农业气象预报和关键生长期的精细化预报服务产品通过这一项目，学生将掌握农业气象监测与预报的基本方法，了解如何将气象信息转化为农业生产决策支持，体验农业气象服务的全过程，为今后从事农业气象工作奠定基础同时，也培养学生关注三农问题，将气象科技服务于国家粮食安全战略的责任意识实习项目交通气象预报公路气象铁路气象关注能见度、路面状况和强对流天气关注大风、降水和雷电等影响行车安全的因素航海气象航空气象关注风浪、海流和热带气旋等海上气象条件关注云高、能见度、乱流和冰冻等影响航班运行的要素交通气象预报是为各类交通运输提供专业气象服务的重要领域，直接关系到交通安全和运输效率不同交通方式对气象条件有着不同的敏感性和临界值，需要有针对性地开展气象监测、预报和预警服务例如，公路交通对能见度和路面结冰特别敏感；航空运输对云高、能见度和乱流尤为关注；铁路交通则对大风、强降水和雷暴等极端天气比较脆弱本实习项目要求学生选择一种交通方式（公路、铁路、航空或航海），研究其气象敏感性和关键气象阈值，了解国内外交通气象服务的先进经验和技术方法在此基础上，选择一条具体的交通线路或区域，收集相关气象和交通数据，设计并制作交通气象预报和预警产品，提供精准的交通气象决策支持信息通过这一项目，学生将了解交通气象服务的特点和要求，掌握交通气象监测、预报和风险评估的基本方法，提高将专业气象知识应用于特定行业服务的能力这些经验对未来从事交通、旅游等行业气象服务工作具有直接的实用价值实习项目旅游气象预报旅游气象舒适度评估景区气象风险预警特色气象景观预报根据温度、湿度、风速等要素，计算并预报人体舒针对景区可能发生的雷电、暴雨、大风、高温等危预报云海、佛光、晚霞等特色气象景观出现的可能适度指数，为游客提供最佳游览时间建议不同类险天气，建立专门的监测和预警系统，保障游客安性和最佳观赏时段，提升游客体验这类预报需要型的景区有不同的舒适度标准，如海滨景区、山地全尤其重视山地景区的地质灾害风险和水域景区深入了解景区的小气候特点和气象景观形成条件景区和城市景区各有特点的风浪风险旅游气象预报是为旅游景区和游客提供专业气象服务的特色领域，既关注天气对旅游活动的影响，也关注特色气象景观的形成条件与常规天气预报相比，旅游气象预报更加注重人体感受和游览体验，提供更加人性化和个性化的气象信息本实习项目要求学生选择一个知名旅游景区，研究其气候特点、气象敏感性和特色气象景观，收集相关气象和旅游数据，了解当地旅游气象服务现状在此基础上，设计并制作针对该景区的旅游气象预报和服务产品，包括天气预报、舒适度评估、气象风险预警和特色景观预报等内容实习项目电力气象预报气象灾害风险预报负荷预测支持电网运行保障电力系统对雷电、大风、冰冻、高温等温度是影响电力负荷的关键气象因素，特殊天气条件下，电网需要采取特别运气象灾害特别敏感雷电可能直接击中尤其是在夏季和冬季用电高峰期准确行措施例如，在强对流天气来临前，输电线路和变电设备，造成短路或设备的温度预报可以帮助电力部门优化发电可能需要调整电网运行方式，加强重点损坏；强风可能导致输电线路摇摆和杆计划和电网调度，提高供电稳定性和经线路和设备的监控；在极端高温天气，塔倾斜；冰冻天气会在输电线路上形成济性此外，降水和云量预报也影响光需要控制变压器负载率，防止过热损覆冰，增加线路负荷；高温天气则会降伏发电预测，风速预报影响风力发电预坏；在台风影响期间，可能需要提前安低输电效率，增加变压器负荷测排抢修力量电力气象预报是为电力生产、传输和调度提供专业气象服务的重要领域，直接关系到电力系统的安全稳定运行和经济高效调度电力系统对气象条件高度敏感，不同的气象要素影响电力系统的不同环节，需要有针对性地开展监测、预报和风险评估本实习项目要求学生了解电力系统的基本结构和气象敏感性，研究不同气象条件对发电、输电和用电的影响机制，掌握电力气象服务的基本方法和技术手段在此基础上，选择一个特定的电力区域或线路，收集相关气象和电力数据，设计并制作电力气象预报和预警产品，提供精准的电力气象决策支持信息气候变化与气象预报气候变化正在深刻影响全球气象特征，包括极端天气事件频率增加、降水模式改变、季节转换时间调整等这些变化对传统的气象预报提出了新的挑战，使得基于历史统计关系的预报方法可靠性下降同时，气候变化导致的新型天气模式和极端事件，也增加了预报的不确定性和难度为应对这些挑战，现代气象预报需要不断调整和更新预报策略首先，预报模型需要定期使用最新气候数据进行校准，确保模型反映当前气候背景；其次，预报员需要加强对气候变化趋势和新型天气模式的认识，调整预报经验；第三，预报产品应更加重视不确定性表达和概率预报，为用户提供风险评估信息此外，气象部门还需加强气候变化监测和预测能力，建立气候变化背景下的气象灾害风险评估体系，提高对新增风险和脆弱性的认识通过气候服务与天气预报的有机结合，为社会提供更加全面的气象防灾减灾信息，增强应对气候变化的适应能力大气污染与气象预报人工影响天气云系条件分析评估云的类型、厚度、温度和含水量等参数，判断是否具备人工增雨条件适合人工增雨的云系通常是具有一定厚度和水汽含量，但缺乏有效凝结核的层状云或对流云催化剂播撒根据云温和云类选择合适的催化剂（如碘化银、干冰）和播撒方法（如飞机播撒、地面燃烧或火箭弹发射），在合适的位置和时机进行播撒，促进云中水滴或冰晶的形成和增长效果评估通过雷达监测、地面降水观测和数值模拟等方法，评估人工影响天气的效果由于自然降水的随机性和变异性，科学评估人工增雨效果需要设计严格的对比试验和统计分析方法人工影响天气是指通过人为干预大气物理过程，改变局部天气现象的技术活动，主要包括人工增雨（雪）、防雹、消雾等其中应用最广泛的是人工增雨，通过向云中播撒催化剂，促进云微物理过程，增强降水形成，达到增加降水量或改变降水分布的目的人工影响天气的科学基础是云物理学和大气动力学，其成功实施依赖于对大气状况和云系特征的准确判断因此，优质的气象预报是人工影响天气工作的重要前提预报员需要为人工影响天气作业提供精准的云系预报、降水预报和风场预报，指导作业时机和区域的选择在我国，人工影响天气主要应用于抗旱减灾、森林防火、水库蓄水、生态保护和重大活动保障等领域，已形成较为完善的业务体系随着技术进步，特别是数值模拟和精细化预报能力的提升，人工影响天气的精准性和有效性有望进一步提高，在水资源管理和灾害防治中发挥更大作用极端天气事件强降水高温热浪强对流天气短时间内降水强度异常大，通常指24小持续时间长、影响范围广、强度大的异包括雷暴、冰雹、龙卷风等伴随强对流时降水量超过50毫米或1小时降水量超常高温天气过程通常定义为日最高气云系发生的局地性、突发性极端天气过20毫米的降水过程强降水可能导致温超过35℃且持续3天以上的高温天这类天气往往强度大、时间短、范围洪涝、山体滑坡等次生灾害气小，预报难度极高干旱长期降水显著偏少，导致土壤水分不足、河流水位下降、农作物受害的气象灾害干旱发展缓慢但影响持久，损失巨大极端天气事件是指超出气候常态范围，具有低概率但高影响的天气现象这类事件往往具有较强的破坏性，对社会经济和人民生命财产安全构成严重威胁随着全球气候变化，极端天气事件的频率和强度呈现增加趋势，对气象预报和防灾减灾工作提出了更高要求极端天气事件预报面临多方面挑战一是事件本身的低概率特性使得统计预报方法效果有限；二是事件往往涉及多尺度相互作用和复杂物理过程，数值模式难以准确模拟；三是观测资料对极端过程的捕捉能力有限，初始场不确定性大因此，极端天气预报通常需要综合运用多种预报方法，并更加重视集合预报和概率预报针对极端天气事件的预警服务是气象部门的重要职责有效的预警服务需要准确的预报、及时的信息发布和有针对性的防御指导，同时也需要与应急管理、水利、农业等部门密切协作，形成高效的多部门联动机制，共同提高极端天气防御能力数值预报模式发展初代模式（1950-1970）简单的正压模式，分辨率粗糙，物理过程简化，预报能力有限这一时期主要是概念验证阶段，证明了数值预报的可行性基本模式（1970-1990）发展为斜压多层模式，引入基本物理参数化，预报时效达2-3天这一时期随着计算机能力提升，数值预报开始在业务中应用现代模式（1990-2010）高分辨率全球模式，复杂物理过程，预报时效达5-7天这一时期数值预报成为天气预报的主要工具新一代模式（2010至今）地球系统模式，空间分辨率达公里级，预报时效超过10天，集合预报普及全球模式是覆盖整个地球的大尺度数值预报模式，水平分辨率通常为几十到几公里，主要用于中长期天气预报和全球大气环流模拟目前世界上主要的全球模式包括欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的模式、美国全球预报系统（GFS）和英国气象局统一模式（UM）等这些模式在7天内的预报表现较好，但对局地强对流等小尺度现象的描述能力有限区域模式是针对特定区域设计的高分辨率模式，通常嵌套在全球模式内运行，水平分辨率可达几公里甚至更高区域模式能更好地描述局地地形和下垫面特征，对于复杂地形区域和中小尺度天气系统预报具有优势典型的区域模式包括WRF（Weather ResearchandForecasting Model）、GRAPES等随着计算能力的提升和科学认识的深入，数值预报模式正向着更高分辨率、更完善的物理过程参数化和更全面的地球系统模拟方向发展同时，集合预报技术的普及也使得数值预报不仅能提供确定性预报，还能量化预报的不确定性，为风险评估和决策提供更全面的信息支持气象预报职业发展高级预报专家负责重大天气过程分析和决策预报组长/首席预报员统筹预报工作，指导团队成员预报员独立承担常规预报任务预报员助理协助完成基础预报工作气象预报是一个专业性强、技术含量高的职业领域，通常要求从业者具有气象学、大气科学或相关专业的本科及以上学历职业发展路径多样，不同类型的机构提供不同的职业发展机会各级气象台站是传统的气象预报工作单位，从基层台站到国家级气象中心，形成完整的预报业务体系，提供广阔的晋升空间和专业成长机会除了传统气象部门，科研机构和高校也是气象预报专业人才的重要去向在这些机构中，预报工作往往与科学研究和教学相结合，更加注重预报技术的创新和发展，以及高层次人才的培养此外，随着气象服务的市场化和专业化，各类气象服务公司和行业气象部门也为气象预报专业人员提供了新的职业选择气象预报职业的特点是终身学习和持续成长由于大气科学的不断进步和预报技术的持续更新，预报员需要不断学习新知识、掌握新技术，才能保持专业竞争力同时，丰富的实践经验和对地方气候特点的深入了解，也是提高预报水平的关键因素因此，坚持学习、勇于实践、善于总结是成为优秀预报员的必由之路气象预报员的素质专业知识基础敏锐的观察能力良好的沟通能力扎实掌握大气科学基础理论，包括动力气象学、天能够从海量气象数据中快速识别关键信息和异常信能够清晰准确地表达专业判断，将复杂的气象信息气学、云物理学等，理解大气运动规律和天气系统号，捕捉天气系统的细微变化和演变趋势善于综转化为公众易于理解的语言善于倾听和接纳不同演变机制熟悉各类预报方法和技术，能够灵活运合分析各种观测资料和模式产品，形成对天气形势意见，能够与团队成员进行有效协作，共同完成预用于不同天气情况的全面认识报任务气象预报员需要具备强烈的责任感和心理素质天气预报关系到公众安全和社会经济活动，预报员必须对自己的工作负责，保持严谨科学的态度，拒绝主观臆断同时，面对复杂多变的天气形势和不确定性，预报员需要保持冷静思考的能力，特别是在极端天气事件中，能够承受压力，做出及时准确的判断持续学习能力是优秀预报员的重要特质气象科学和技术不断发展，预报员需要保持好奇心和求知欲，主动学习新知识、新方法同时，善于总结经验教训，从每次预报中吸取启示，不断提高自己的预报水平此外，跨学科知识的积累也越来越重要，如计算机科学、统计学、地理信息系统等相关领域的知识，都有助于拓展预报员的专业能力创新精神和团队合作意识也是现代预报员应当具备的素质面对新型天气现象和预报难题，敢于探索新方法、新思路；在团队工作中，能够发挥自己的专长，同时尊重和学习他人的优点，共同提高团队的整体预报水平随着气象服务的不断拓展，预报员还需要了解不同行业的气象需求，提供更加精准的定制化服务国内外气象机构中国气象局美国国家气象局世界气象组织中国气象局是国务院直属事业单位，负责全国气象业务和美国国家气象局（NWS）隶属于美国国家海洋和大气管世界气象组织（WMO）是联合国专门机构，负责协调全事业发展下设国家气象中心、国家卫星气象中心等业务理局（NOAA），是世界上最大的气象业务机构之一球气象活动和促进国际气象合作WMO制定全球气象观机构，以及省、市、县三级气象局，形成完整的业务体NWS运行多个国家级预报中心和众多地方预报办公室，测和信息交换标准，组织全球气象监测计划，并支持发展系中国气象局在气象观测网络建设、数值预报能力和气为美国提供全面的气象、水文和气候服务美国在气象卫中国家气象能力建设通过WMO平台，各国气象部门共象服务水平方面都取得了显著进步，成为全球重要的气象星、雷达网络和数值预报模式等方面处于世界领先地位享数据和技术，共同应对全球气候变化和极端天气事件的业务和科研中心挑战欧洲中期天气预报中心（ECMWF）是由欧洲多国共同建立的国际气象研究和预报机构，以其全球最先进的数值预报系统和最高准确率的中期预报而闻名世界ECMWF的全球模式在7-10天预报中表现最为出色，其集合预报系统也是国际公认的标杆日本气象厅（JMA）是亚洲地区的重要气象机构，在台风监测和预报、地震和海啸预警等方面具有特色和优势日本气象厅运行的全球和区域数值预报模式为西北太平洋地区的气象预报提供重要支持，其卫星观测系统也为亚太地区气象监测做出重要贡献气象科技前沿人工智能应用大数据技术新型观测技术•深度学习提高卫星云图和雷达回波解析能力•多源异构气象数据的融合与挖掘•相控阵雷达提高时空分辨率•机器学习改进数值模式参数化方案•历史天气大数据支持相似场检索•激光雷达探测大气垂直结构•智能算法实现模式后处理和预报订正•社交媒体数据辅助天气影响评估•无人机机载观测填补传统观测空白•自然语言处理技术生成自动预报文本•物联网数据丰富观测网络•卫星观测向高精度、高光谱方向发展人工智能在气象领域的应用正迅速拓展，从观测数据处理到预报产品生成的各个环节都有创新例如，卷积神经网络在识别雷达回波和卫星云图中的天气系统方面显示出超越传统算法的能力；递归神经网络和长短期记忆网络则在时间序列预测中表现出色，可用于短期天气要素预报；强化学习算法正被探索用于优化观测系统布局和资料同化策略数值预报技术也在不断突破超高分辨率全球模式（水平分辨率达公里级）开始业务运行，能够直接解析对流过程，减少参数化引入的不确定性；全耦合地球系统模式将大气、海洋、陆面、冰雪、化学成分等子系统有机结合，更全面地模拟地球系统的复杂相互作用；量子计算等新型计算技术有望为数值模拟提供更强大的计算能力气象服务方式也随着技术进步在变革精准气象服务将天气预报与行业需求精确匹配，提供定制化的决策支持信息；影响预报将传统的气象要素预报转变为影响评估和风险预警，更加关注天气对社会经济活动的实际影响；智能交互式气象服务则基于用户画像和场景识别，主动推送最相关的气象信息，提升用户体验和服务价值实习总结与展望知识积累技能培养系统掌握气象预报理论与方法实践锻炼预报操作与判断能力创新思维团队协作探索气象预报新技术与方法体验预报业务团队工作模式通过为期八周的气象预报实习，同学们系统学习了气象观测、数据分析、天气系统识别和预报技术等知识，参与了多种类型的预报实践项目，体验了气象预报工作的全过程实习不仅帮助同学们巩固了理论知识，更重要的是培养了实际预报能力和专业素养，为今后从事气象预报工作奠定了坚实基础气象预报工作正面临技术革新和服务转型的重要时期人工智能、大数据等新技术为传统预报注入新活力，精准预报和影响预报成为服务发展的新方向未来的气象预报员需要不断学习新知识、掌握新技术，同时保持对大气科学基本规律的深刻理解，将先进技术与专业判断有机结合，提供更加准确、及时和有价值的气象预报服务希望同学们能够珍视这次实习经历，将所学知识和技能应用到今后的学习和工作中，不断提升自己的专业能力无论是继续深造还是直接就业，都要保持对气象事业的热爱和责任感，为提高我国气象预报水平和防灾减灾能力贡献自己的力量气象预报是一项既充满挑战又极具价值的工作，期待同学们在这个领域取得更大的成就！。