观测天气教学课件

观测天气教学课件第一章天气是什么？天气的定义科学定义主要要素时间尺度天气是地球大气在某一时间和地点的状态，包括温度、湿度、气压、风速与风向、降水天气变化通常在几小时到几天的时间范围是大气物理特性的短期表现和云量等多项因素内，具有短期性和多变性天气变化的原因太阳辐射不均匀系统相互作用•地球表面接收的太阳辐射量不均匀•大气与海洋的热交换•赤道地区获得更多热量•地形对气流的阻挡和引导•极地地区获得较少热量•地球自转产生的科里奥利力•热量差异导致大气环流•大气环流系统的复杂互动太阳辐射不均匀加热地球表面上图清晰展示了太阳辐射如何以不同角度照射地球不同区域，导致热量分布不均赤道区域接收到的太阳辐射最为直接和强烈，而极地区域接收到的辐射角度更为倾斜，能量更为分散这种不均匀加热是全球大气环流的根本驱动力，也是天气系统形成的基础温度与气温测量温度的概念•温度是物体冷热程度的量度•反映大气分子平均动能的高低•是天气观测中最基本的参数之一•全球平均温度约为15℃测量方法•使用温度计测量，单位为摄氏度（℃）•百叶箱用于屏蔽阳光直射影响•标准观测高度为地面以上

1.5米气压与气压计气压的定义气压计的类型气压是空气对地面及其上方物体施加•水银气压计-利用水银柱高度测的压力，是单位面积上大气柱的重量气压量标准大气压为

1013.25百帕•空盒气压计-利用金属盒形变测hPa，相当于760毫米汞柱量气压mmHg•数字气压计-现代电子技术测量气压气压与天气的关系湿度与湿度计湿度的概念与类型湿度测量方法•绝对湿度单位体积空气中的水蒸气•干湿球湿度计利用干球和湿球温度质量差测量•相对湿度实际水汽含量与饱和水汽•毛发湿度计利用人发对湿度敏感的含量的百分比特性•露点温度空气冷却至饱和时的温度•电子湿度计利用电子传感器检测湿度湿度直接影响人体舒适度，高湿度会减缓汗液蒸发，使人感觉闷热；低湿度则会使皮肤干燥，呼吸道不适风速与风向测量风速测量风向测量风的形成原理风速用风速计（风速仪）测量，常见单位为米风向用风向标（风向旗）确定，表示风的来源风总是从高气压区域吹向低气压区域/秒m/s或公里/小时km/h方向气压差越大，风速越大，形成大风或暴风天标准观测高度为地面10米处通常分为八个或十六个方位，如东北风表示风气从东北方向吹来降水量测量雨量计使用降水类型•标准雨量计高度为地面以上70厘•雨液态水滴，温度高于0℃米•雪固态冰晶，温度低于0℃•降水量以毫米mm为单位•冰雹实心冰块，由强对流云产•1毫米降水相当于1升水均匀分布生在1平方米面积上•雨夹雪雨雪混合状态降水强度分级•小雨24小时内降水量10mm•中雨10-25mm•大雨25-50mm•暴雨50mm各种气象仪器实物图上图展示了气象站中常用的各类观测仪器，包括温度计、气压计、湿度计、风速计、风向标和雨量计等这些仪器是进行标准化天气观测的基础工具，通过这些仪器收集的数据，气象工作者可以全面了解当前的大气状态传统经验观测早霞不出门，晚霞行千里蚂蚁搬家蛇过道，明日必有大雨燕子低飞蛙声响，将有大雨来猛到浪早晨的红霞预示着当天可能有雨，而傍晚的红霞则预示着次日可能是晴天蚂蚁在雨前会将巢穴中的卵搬至高处，蛇低气压使空气中的昆虫飞行高度降低，燕则会离开低洼地带，以避开即将到来的降子追逐捕食时也随之降低飞行高度；湿度水增加则会引起青蛙鸣叫传统经验观测方法在现代仍有一定价值，特别是在没有气象仪器的情况下农民通过长期观察天气变化与自然现象的关联，总结出许多天气谚语，这些谚语蕴含着丰富的气象知识现代科学观测地面观测网络高空与遥感观测•标准气象站全天候收集基本气象要•气象探空气球获取高空大气廓线素•气象雷达探测降水和风场分布•自动气象站无人值守，实时数据传•气象卫星提供大尺度云系监测输•闪电定位系统监测雷电活动•专业观测站针对特定要素的深入观测•全球地面观测网共享数据资源气象卫星云图与雷达图示例卫星云图特点提供大范围、宏观的云系分布情况，可观测到大尺度天气系统的运动和发展不同波段的卫星图像可反映不同高度的云层信息雷达图特点提供局地、精细的降水强度和分布情况，可探测到风暴内部结构和强对流区域通过多普勒效应可测量降水粒子移动速度，反映风场信息古代天气预报公元前年1350亚里士多德撰写《气象学》，是西方最早的气象著作，尝试解释风、雨、云等现象2公元年132张衡发明地动仪，虽主要用于地震预测，但体现了中国古代对自然现象的科学观察唐宋时期3中国发展出二十四节气系统，将一年划分为24个气候周期，指导农业生产4世纪17伽利略发明温度计，托里拆利发明气压计，为天气观测提供了基本工具现代天气预报年年年代185419041950英国海军军官菲茨罗伊建立了第一个气象预挪威气象学家比约克尼斯提出了气团分析和电子计算机开始用于数值天气预报，美国成报系统，开始向公众发布风暴预警锋面理论，奠定了现代天气预报的理论基功运行第一个数值预报模型础年代世纪196021第一颗气象卫星发射升空，开启了全球尺度天气观测的新时代集合预报和人工智能技术应用于天气预报，准确率和预见期大幅提升现代气象台的工作流程数据采集从全球观测网络收集地面、高空、卫星和雷达数据，形成实时观测数据库数据分析对原始数据进行质量控制和同化处理，生成初始场，分析当前天气形势数值模拟利用超级计算机运行数值预报模式，模拟大气未来状态演变预报发布预报员根据模型结果和经验判断，制作预报产品并通过各种渠道发布云的种类与形成积云层云卷云积雨云Cumulus StratusCirrus Cumulonimbus形状如棉花团，底部平坦顶部隆灰色均匀的云层，覆盖整个天空，高空纤维状或羽毛状白云，由冰晶巨大的垂直发展云，顶部呈砧状，起，常在晴天出现，一般不产生降可产生毛毛雨或细雪由湿润空气组成，常表示天气系统即将变化常伴有强降水、雷电和冰雹由强水由局地上升气流形成层缓慢上升或水平辐合形成在高空强风影响下形成烈不稳定大气中的对流形成风暴与极端天气台风（热带气龙卷风暴雪旋）•从积雨云底部延伸至•短时间内大量降雪现地面的猛烈旋转气柱象•热带海洋上形成的强烈旋转风暴系统•直径通常几十到几百•能见度显著降低米•中心气压低，最大风•积雪深度迅速增加速可超过33米/秒•风速可达100米/秒以•可能导致交通中断和上•螺旋状云带，中心有电力中断风眼•持续时间短但破坏力极强•可带来强风、暴雨和风暴潮台风卫星云图与龙卷风现场照片台风结构特征龙卷风破坏力卫星云图清晰显示了台风的螺旋云带结构和中心风眼台风是一个巨大龙卷风虽然尺度小得多，但因极高的风速，破坏力可能更为集中和猛的热力机，从海洋获取能量，通过潜热释放维持其强度典型台风直径烈图中可见龙卷风漏斗云和周围被卷起的碎片云龙卷风常在强烈的可达数百公里，影响范围广泛超级单体雷暴中形成气象灾害案例分析2023年暴雨灾害2023年7月，华北地区遭遇特大暴雨，24小时降水量超过200毫米，多条河流水位超警戒线灾害影响城市内涝严重，部分地区交通中断；农田被淹，造成粮食减产；部分工厂停产，经济损失巨大预警响应气象部门提前36小时发布暴雨预警，政府启动应急预案，组织群众转移，开放应急避难场所减灾成效预警信息及时发布，应急响应迅速，有效减少了人员伤亡；但基础设施防灾能力仍有提升空间防灾减灾知识1了解当地常见气象灾害2关注气象预报和预警不同地区面临的主要气象灾害类型不同，如沿海地区多台风，北方养成定期查看天气预报的习惯，特别是恶劣天气来临前了解各类地区冬季多暴雪了解当地历史灾害记录，掌握灾害特点和规律预警信号的含义，根据预警等级采取相应防范措施3准备应急物资4掌握避险技能家庭应准备应急包，包含手电筒、收音机、急救用品、饮用水和食了解家庭和学校的疏散路线和安全地点学习基本的自救互救技品等确保手机充电宝等备用电源可用，存储重要联系人电话能，如心肺复苏、止血包扎等灾害发生时保持冷静，听从官方指引天气与气候天气的特点气候的特点•短期大气状态，通常几小时到几天•长期大气统计特征，通常30年以上•具体表现为某时某地的温度、湿度、风等•表现为区域平均温度、降水等统计值•变化快速且幅度大•变化缓慢且具有稳定性•受局地因素影响明显•受全球和区域大尺度因素影响•例昨天北京下雨，气温15℃•例北京属于温带季风气候课程总结与展望天气基础知识观测方法掌握天气的定义、形成原因及主要要素，理解温学习传统经验观测和现代科学观测的特点与应度、气压、湿度、风和降水的测量方法用，了解气象仪器的使用原理天气现象天气预报认识常见天气现象的形成机制，理解云、风暴等了解天气预报的历史发展和现代气象台的工作流各类天气现象背后的科学原理程，认识天气预报的科学性和局限性未来展望通过本课程的学习，希望同学们能够培养科学的天气观念，在日常生活中学会观察天气、解读预报，关注气象科技发展未来，可以进一步探索气候变化、大气环流等更深入的气象学知识，或参与气象科普活动，将所学知识应用于实践。