多样的天气教学课件

多样的天气教学课件第一章天气基础知识578%21%大气层数量氮气占比氧气占比地球大气层分为对流层、地球大气中氮气约占氧气是大气中第二多的气平流层、中间层、热层和78%，是最主要的组成部体，约占21%，维持生命活散逸层五个主要层次分动必不可少什么是天气？天气是指地球大气在特定时间和特定地点的状态它是我们日常生活中经常讨论的话题，影响着我们的穿着、出行计划和各种活动安排天气的主要要素包括温度空气的冷热程度，通常以摄氏度°C或华氏度°F表示湿度空气中水汽含量的多少，影响人体舒适度和降水可能性风速与风向空气流动的速度和方向，影响体感温度和天气变化降水包括雨、雪、雹等从天空落下的水分形式天气的成因太阳能输入太阳辐射是地球天气系统的主要能量来源，但由于地球表面不平坦且材质不同，吸收热量的程度各异温差形成不同区域吸收热量不同导致温差，高温区空气上升，低温区空气下沉，形成空气流动气流运动空气流动形成风，同时携带水汽，当水汽遇冷凝结时形成云和降水天气形成不同气团相遇形成锋面，产生各种天气现象，如晴天、多云、雨雪等大气层简介地球大气层是包围地球的气体层，它由多种气体混合而成，并分水汽的重要性为几个不同的层次大气层保护地球生命免受宇宙辐射伤害，同时调节地表温度，使地球适宜生命存在水汽含量虽然占比不大，但变化显著，是形成云、雾、雨、雪等天气现象的大气层主要成分主要因素水汽含量高的空气被称为湿空气，水汽含量低的空气被称为干空气•氮气N₂-约78%•氧气O₂-约21%气体的运动•氩气Ar-约

0.9%大气中的气体不断运动，形成风风将热量和水汽从一个地区输送到另一个•二氧化碳CO₂-约

0.04%地区，是天气变化的重要动力理解气体运动规律有助于预测天气变化•水汽H₂O-变化范围为0-4%•其他微量气体地球大气层结构对流层0-10公里平流层10-50公里中间层50-80公里我们生活的层，包含约75%的大气质量和几含有臭氧层，吸收紫外线辐射温度随高度温度再次随高度上升而下降，达到大气层最乎所有水汽温度随高度上升而下降，大多上升而升高，空气稳定，很少有天气活动低温度流星在此层燃烧，形成我们看到的数天气现象发生在此层商业飞机通常在此层下部飞行流星雨热层80-700公里散逸层700公里以上温度急剧上升，但空气非常稀薄包含电离层，能反射无线电波，有大气与太空的交界处，气体分子可以逃逸到太空国际空间站在此层助于长距离通信运行第二章四季与天气变化地球的四季轮转为我们带来了丰富多样的天气体验在这一章中，我们将探索季节变化的原因，以及每个季节的典型天气特征了解季节规律有助于我们适应气候变化，合理安排农业生产和日常活动四季如歌，天气如画地球倾斜与季节更替地球的四季变化主要由地球公转和地轴倾斜共同造成地球绕太阳公转一周需要约

365.25天，这构成了一年的时间但更关键的是，地球自转轴相对于公转轴面倾斜约

23.5度，这种倾斜导致了四季的形成春分太阳直射赤道，全球昼夜平分，北半球开始春季，南半球开始秋季夏至太阳直射北回归线，北半球白昼最长，正值盛夏，南半球则是冬季秋分太阳再次直射赤道，全球再次昼夜平分，北半球转入秋季，南半球进入春季冬至太阳直射南回归线，北半球白昼最短，处于严冬，南半球则正值盛夏地球倾斜角度示意图不同季节太阳直射位置变化中国大部分地区位于北半球，因此我们经历的季节变化与北半球其他地区同步，但由于地域广阔，不同地区的季节特征也有明显差异春季天气特点春季气象特征对生活的影响•气温逐渐回升，但昼夜温差较大农业活动•降水量开始增加，常有春雨•冷暖空气交替频繁，天气多变春耕春种开始，农民抓紧时机播种春季作物•风力较大，有时出现春季沙尘暴自然现象植物开始发芽生长，花朵绽放，动物苏醒或返回健康注意气温忽冷忽热，需注意适时增减衣物，预防感冒春季是万物复苏的季节，也是过敏症状多发的时期，花粉和霉菌孢子增多可能导致过敏反应此外，春季雷暴天气开始增多，需注意防雷安全夏季天气特点夏季气象特征•气温显著升高，日最高温度可达30-40℃•降水形式多为雷阵雨，短时强降水频繁•湿度增大，易形成闷热天气•台风和暴雨等极端天气事件增多•日照时间长，太阳辐射强对生活的影响农业生产夏季是农作物快速生长期，需加强田间管理和防灾减灾夏季的田野生机勃勃，农作物在阳光下茁壮成长能源消耗夏季高温可能导致中暑和热射病，户外活动应避开中午高温时段，保持充分水分摄入空调用电量激增，电网负荷高，需注意节约用电户外活动游泳等水上活动增多，需注意防晒和水上安全秋季天气特点12气温变化降水特点气温逐渐下降，但初秋仍有短暂回温现象，被称为秋老虎昼夜温差逐渐加大，降水量相比夏季明显减少，雨日减少华北地区进入一年中最干燥的季节，而华早晚温度明显低于中午南地区可能仍有台风影响带来的强降水34风的特征生态变化秋季风力普遍增大，尤其是北方地区，常有干燥的北风这种风使空气中湿度降植物叶片开始变黄变红，逐渐脱落许多候鸟开始南迁，动物开始储备过冬食低，天空更为晴朗澄澈物农作物进入成熟收获期，是秋收的季节秋季是一个过渡季节，天气多变是其显著特点秋季气候宜人，湿度适中，被认为是一年中最舒适的季节之一，也是进行户外活动的好时机冬季天气特点冬季气象特征气温显著降低北方地区可降至零下数十度，南方地区也可能出现零度左右低温降水形式变化北方降水多为雪，南方则多为冬雨，华南地区冬季反而是降水相对集中的季节干燥寒冷尤其在北方地区，空气湿度很低，皮肤容易干燥开裂北方冬季的雪景既美丽又寒冷，给人们的生活带来独特的体验对生活的影响日照时间短白天时间明显缩短，北方地区冬至日可能只有不到10小时的日照•取暖需求增加，能源消耗大幅提高•交通受雪和冰冻天气影响，需注意安全•农业进入休耕期，但温室种植越来越普遍•冬季体育活动如滑冰、滑雪等开始盛行四季景象对比夏春骄阳似火，绿树成荫高温多雨，雷暴频繁，百花齐放，草长莺飞气温回暖，雨水增多，农作物茂盛生长，是一年中最热的季节万物复苏，大地一片生机盎然冬秋白雪皑皑，寒风凛冽低温干燥，日照减少，秋高气爽，硕果累累气温转凉，雨水减少，大地进入休眠状态，等待来年春天的苏醒树叶变黄变红，是收获的季节四季更替如同生命轮回，每个季节都有其独特的美丽和意义了解四季特点，能帮助我们更好地适应自然规律，合理安排生活和生产活动第三章常见天气现象变幻莫测的天空奇观地球大气层中发生着各种各样的天气现象，它们有的平静祥和，有的激烈壮观在本章中，我们将了解云、雨、风、雪等常见天气现象的形成过程和特点，揭开这些自然奇观背后的科学奥秘云的种类与形成云是由大量悬浮在空中的微小水滴或冰晶组成的可见聚合体当空气中的水汽遇冷凝结或凝华时，就会形成云不同的温度、高度和大气状况会形成不同类型的云按高度分类•高云海拔6000-12000米，主要由冰晶组成•中云海拔2000-6000米，水滴和冰晶混合•低云海拔2000米以下，主要由水滴组成•垂直发展云可从低空延伸至高空按形态分类•层状云水平分布，覆盖面积大•积状云团块状，有明显轮廓•卷状云纤维状，薄而透明•雨层云灰暗厚实，常带来持续降水观察云的形态和变化是传统天气预报的重要方法农谚朝霞不出门，晚霞行千里就是基于对云和天空颜色的观察总结出的天气预测经验云是天空的书写，告诉我们大气正在发生什么变化学会阅读云，就能预测短期内可能出现的天气降水类型雨从云中降落的液态水滴根据强度可分为毛毛雨、小雨、中雨、大雨和暴雨根据形成方式可分为地形雨、锋面雨、对流雨等雪当大气温度在0℃以下时，水汽直接凝华成冰晶，聚集成雪花后降落雪的形态多样，可形成粉雪、湿雪、雪粒等不同类型冰雹在强对流天气中，水滴在上升气流中反复冻结和融化，形成层状结构的冰块冰雹直径从几毫米到数厘米不等，可造成严重损害霜冻当地表温度低于0℃，且低于露点时，空气中水汽直接在地面物体上凝华成冰晶常见于清晨，对农作物可能造成冻害降水对人类生产生活影响重大适量的降水有利于农业生产和生态平衡，但过多或过少的降水都会带来问题，如洪涝灾害或干旱准确预测降水对防灾减灾和生产安排有重要意义暴雨可能引发山洪、泥石流和城市内涝；冰雹可对农作物、车辆和建筑物造成损害；大雪可能导致交通中断和建筑物坍塌遇到极端降水天气需及时采取防护措施风的形成与分类风是空气的水平运动，从高气压区流向低气压区气压差越大，风速越大地球自转产生的科里奥利力使风向偏转，形成复杂的全球风系按风力大小分类（蒲福风级）0-3级微风1烟能直上，树叶微动，人脸有风感24-5级和风到劲风吹起灰尘，小树摇摆，行走感觉有阻力6-7级强风3大树摇动，电线呼啸，行走困难48-9级大风到烈风折断树枝，房屋损坏，行走几乎不可能10-12级暴风到飓风5树木连根拔起，建筑物严重损坏，造成广泛破坏特殊类型风季风因海陆温差导致的季节性风向转变风向和风速的可视化表示台风/飓风热带海洋上形成的强大旋转风暴龙卷风小范围但极强烈的旋转气流风力等级由英国科学家蒲福于1805年创立，原有13级，后扩展为18级，用于描述风的强度和对环境的影响焚风下坡气流增温增干形成的热风气温与湿度露点温度湿度露点温度是指空气中水汽开始凝结成露的温气温湿度是指空气中水汽含量的多少常用相对湿度当空气温度降至露点温度以下时，水汽会气温是指空气的冷热程度，通常使用摄氏度度表示，即实际水汽含量与同温度下空气所能凝结在物体表面形成露水露点温度是预测（℃）或华氏度（℉）来测量气温受太阳辐容纳的最大水汽含量之比，用百分比表示相雾、露、霜等天气现象的重要指标露点温度射、地表状况、海拔高度等因素影响，呈现日对湿度影响人体舒适度，一般认为相对湿度在越高，说明空气中水汽含量越多变化和季节变化地球表面平均气温约为40%-60%时最舒适相对湿度过高时感觉闷15℃，但各地差异很大，从极地的-70℃到沙热，过低时感觉干燥漠的50℃以上温湿度对健康的影响温湿度监测应用•高温高湿环境下人体散热困难，容易中暑•农业生产中指导灌溉和防霜•低温低湿环境下呼吸道黏膜干燥，易感染•工业生产中控制产品质量•温湿度变化过大易诱发慢性疾病•医疗环境中维持适宜条件•博物馆中保护文物不受损坏云层变化与降水过程蒸发过程上升凝结太阳能加热地表水体，水分子获得能量变为水汽进入大气海洋、湖泊、河流是主要水含有水汽的空气上升后温度降低，水汽凝结成小水滴，形成云上升原因可能是地形抬汽来源，植物蒸腾也提供大量水汽升、锋面抬升或对流上升云滴增长降水落地云中的小水滴通过碰并、凝结等方式不断增大当水滴大到足以克服上升气流时，开始水滴在下落过程中可能蒸发、冻结或继续增大最终以雨、雪或冰雹等形式到达地面，下落形成降水完成水循环的一部分通过了解云层变化和降水形成过程，气象学家能够预测降水的可能性、强度和持续时间现代气象雷达和卫星可以实时监测云层发展和降水情况，为天气预报提供关键数据第四章天气测量工具准确测量天气参数是现代气象学的基础各种专业仪器帮助我们客观记录和分析大气状况，从而进行科学的天气预报本章将介绍常用的气象观测仪器，了解它们的工作原理和应用场景测量天气的智慧工具温度计温度计是测量气温的基本仪器，根据测量原理和使用场景，有多种不同类型准确测量气温对于天气预报、农业生产和日常生活都具有重要意义水银温度计酒精温度计利用水银热胀冷缩原理，通过玻璃管中水银柱的高原理与水银温度计类似，但使用无毒的彩色酒精作度变化指示温度优点是准确度高，缺点是含有有为感温液体适用温度范围较窄，但安全环保，常毒物质水银，逐渐被其他类型替代用于家庭和学校电子温度计利用热敏电阻或热电偶的电学特性变化测量温度反应快速，可与数据记录系统连接，实现自动观测和远程传输，是现代气象站的标准设备标准气温测量要求•温度计放置在百叶箱内，避免阳光直射•安装高度通常为离地面

1.5米摄氏度（℃）、华氏度（℉）和开尔文（K）是三种常用的温度•远离建筑物、大树等可能影响测量的物体单位它们之间的换算关系为℉=℃×

1.8+32；K=℃+

273.15中国和大多数国家使用摄氏度，而美国仍主要使用华•定期校准，确保测量准确性氏度温度计的发明极大地提高了人类对气温的认识，从依靠体感的主观判断转变为精确的客观测量，为气象学的发展奠定了基础气压计（气压表）气压计的类型气压知识•标准大气压为

1013.25百帕（hPa）水银气压计•气压随海拔升高而降低，平均每上升100米下降约12百帕最早的精确气压测量仪器，利用气压平衡水银1柱重力的原理由意大利科学家托里拆利于•同一地点，气压变化可指示天气变化1643年发明，至今仍是气压测量的标准参考仪•气压下降通常预示着坏天气即将到来器•气压上升通常意味着天气将转晴空盒气压计气压计不仅用于天气预报，还可用于测量海拔高度登山者和飞行员常携带高度计（特殊的气压2利用真空金属盒随气压变化而收缩或膨胀的原计）来确定自己的高度位置理，通过机械放大显示气压变化体积小，便于携带，是常见的便携式气压计数字气压计3使用压力传感器将气压变化转换为电信号，通过电子电路处理后数字显示可连接计算机系统，实现自动记录和数据传输在现代气象学中，气压分布图（等压线图）是天气预报的基础工具之一通过分析不同地区的气压差异，气象学家可以确定气流方向、锋面位置和可能的天气系统发展趋势风速计（风速仪）风速计是测量风速的专用仪器，也称风速仪或风速表准确测量风速对于航空、航海、建筑和农业等领域至关重要，也是天气预报的基本参数之一常见风速计类型杯式风速计最常见的风速计类型，由三或四个半球形杯子连接到中心轴上风吹动杯子旋转，旋转速度与风速成正比结构简单，耐用可靠，是气象站的标准设备螺旋桨式风速计类似小型风车，使用螺旋桨测量风速能同时测量风向，精度较高，但对风向变化反应较慢常用于需要同时测量风速和风向的场合超声波风速计利用超声波在空气中传播速度随风速变化的原理测量风速无机械部件，反应迅速，可测三维风场，但价格较高用于高精度科研和特殊场合风速测量注意事项•标准测量高度为离地10米•避开建筑物、树木等障碍物的影响•考虑地形对风速的影响•定期维护和校准设备不同类型的风速计在气象站的应用雨量计雨量计是测量降水量的专用仪器，也称为雨量器或雨量筒它记录单位面积上的降水深度，通常以毫米（mm）为单位1毫米降水量意味着在无渗透和蒸发的情况下，降水将在平坦地面形成1毫米深的水层普通雨量计最基本的雨量计，由一个漏斗形集水器和刻度量筒组成雨水通过漏斗收集到量筒中，通过刻度读取降水量优点是结构简单，成本低；缺点是需要人工读取，不能自动记录翻斗式雨量计利用两个小翻斗交替接收雨水的装置每当一个翻斗接满预定量的雨水后，会翻转倒空并触发计数器记录这种设计允许自动连续记录降水量，是现代气象站的标准设备称重式雨量计通过测量收集到的雨水重量来确定降水量能够测量所有形式的降水（包括雨、雪、冰雹），并可自动记录在寒冷地区特别有用，因为它能测量固态降水而不需要融化光学雨量计利用光束被雨滴遮挡的原理测量降水强度反应迅速，能实时监测降水变化，适合用于暴雨监测和预警系统不需要收集实际雨水，维护工作量小雨量计使用要求•安装在开阔平坦处，远离建筑物和树木•严冬地区需配备加热装置防止结冰•口沿高度通常为离地面70厘米•风大地区可安装防风罩减少风影响•定期清理，防止杂物堵塞•沙尘多地区需增加防护措施湿度计（湿度表）湿度计用于测量空气中的水汽含量，即湿度湿度是天气预报的重要参数，也直接影响人体舒适度、农作物生长和工业生产过程准确测量湿度有助于预测云雾形成、判断降水可能性，以及评估干旱风险常见湿度计类型干湿球湿度计（干湿温度计）1由两个温度计组成，一个直接测量空气温度（干球），另一个用湿纱布包裹温度计球部（湿球）湿球温度因水分蒸发而降低，两者温差越大说明空气越干燥通过对照湿度表可2毛发湿度计确定相对湿度利用人发或动物毛发随湿度变化而伸缩的特性测量湿度简单实用，不需要电源，但精度较低，需要定期校准常见于电子湿度计（电容式/电阻式）3家庭和简易气象站利用湿敏元件（如聚合物薄膜）的电容或电阻随湿度变化的特性测量湿度反应迅速，精度高，可与数据采集系统连接4露点仪实现自动记录现代气象站多采用此类型通过冷却镜面直到水汽开始凝结（出现露珠），记录此时温度即为露点温度，再计算相对湿度精度极高，常用于科研和工业精密控制湿度表示方法相对湿度实际水汽压与同温度下饱和水汽压的百分比，最常用各类天气仪器实物现代气象站通常集成了多种测量仪器，形成自动气象观测系统这些系统可以24小时不间断工作，自动采集、处理和传输气象数据，为天气预报提供可靠的基础数据2400+107气象站数量观测频率卫星数量中国拥有世界上数量最多的气象观测站网，提供全国范围现代自动气象站通常每10分钟采集一次完整的气象数据，中国目前已发射多颗风云气象卫星，形成对全球大气的立的气象监测数据部分参数甚至实现秒级监测体观测网络第五章极端天气与安全知识极端天气是指超出正常范围的天气现象，如台风、暴雨、龙卷风、沙尘暴等这些天气现象具有强度大、破坏力强、发生突然等特点，可能对人类生命财产安全造成严重威胁了解极端天气的特点和安全防护知识，有助于我们在面对自然灾害时做出正确反应，减少损失面对自然，敬畏与智慧并重台风与飓风台风是西北太平洋地区的热带气旋，当最大持续风速达到

32.7米/秒（118千米/小时）以上时称为台风同样的天气系统在大西洋和东太平洋称为飓风，在印度洋称为气旋它们都是地球上最强大的天气系统之一台风形成条件•海水温度高于26℃•离赤道至少500公里（科里奥利力足够）•大气垂直风切变较小•高空有良好的散流条件•低层大气已有扰动或弱低压系统台风灾害强风可摧毁建筑物、电力设施，刮倒树木，造成交通中断暴雨引发洪水、山体滑坡、泥石流等次生灾害风暴潮海水异常上涨，可能淹没沿海低洼地区台风防范措施了解预警1密切关注气象部门发布的台风预警信息，了解台风强度、路径和可能影响龙卷风与暴风雪龙卷风暴风雪龙卷风是一种剧烈的空气旋涡，从积雨云底部延伸到地面，直径通常在几十到几百米，但破坏力极强龙卷风的风速可达每小时100-300公里，是地球暴风雪是指同时伴有强风和大雪的恶劣天气，通常持续时间较长，能见度极低，可能导致交通中断、电力中断和人员伤亡上最强烈的风形成条件1形成条件1强冷空气入侵，与暖湿气流交汇，形成强烈的气旋系统强对流天气，冷暖空气剧烈交汇，垂直风切变强特征表现2特征表现2大雪纷飞，强风呼啸，能见度极低，气温迅速下降漏斗状云柱，伴随强烈旋转，声如火车轰鸣安全措施3安全措施3避免外出，保持室内温暖，准备足够食物和饮水，保持通信设备可用进入地下室或建筑物中心无窗房间，远离门窗，俯卧在低处并保护头部结语天气与我们的生活息息相关农业生产日常生活农业活动高度依赖天气条件及时了解天气变化，可以指导农时安排，减少气象灾害损失，提天气影响我们的穿着、出行计划和户外活动通高农业产量过了解天气预报，我们可以更好地安排日常生活，提高生活质量工业交通天气条件影响工业生产和交通运输安全许多行业需要根据天气状况调整生产计划和安全措施气候变化健康安全当今全球气候正在发生变化，极端天气事件频率增加了解天气科学有助于我们理解气候变化，极端天气可能威胁人身安全，某些天气条件也会共同保护地球环境影响身体健康和心理状态了解天气知识有助于保护身心健康天气是大自然赐予我们的丰富财富，既有晴空万里的美好，也有风雨雷电的壮观通过学习天气知识，我们能更好地理解自然，适应环境，与自然和谐共处愿我们每个人都成为天气的朋友，珍惜自然的馈赠，共同创造美好的未来。