2024年氣象科學培訓資料

2024年氣象科學培訓資料匯報人：XX2024-01-17目錄氣象科學基礎(chǔ)天氣預報技術(shù)與方法氣候預測與評估技術(shù)氣象災害監(jiān)測與預警服務氣象資源開發(fā)與利用現(xiàn)代科技在氣象領(lǐng)域應用CONTENTS01氣象科學基礎(chǔ)CHAPTER大氣主要由氮氣、氧氣、氬氣和二氧化碳等氣體組成，其中氮氣和氧氣占大氣總量的99%以上。大氣組成大氣在垂直方向上可分為對流層、平流層、中間層、熱層和外大氣層，每層都有其獨特的溫度和風向特征。大氣結(jié)構(gòu)大氣組成與結(jié)構(gòu)氣候系統(tǒng)是由大氣、水圈、生物圈、巖石圈和冰凍圈等多個圈層相互作用而形成的復雜系統(tǒng)。氣候變化是指氣候系統(tǒng)狀態(tài)在長時間尺度上的自然變化或人類活動引起的變化，包括全球變暖、極端天氣事件增多等現(xiàn)象。氣候系統(tǒng)與氣候變化氣候變化氣候系統(tǒng)常見天氣現(xiàn)象包括晴、雨、雪、霧、雷暴、冰雹等。天氣現(xiàn)象成因天氣現(xiàn)象的形成與大氣中的溫度、濕度、氣壓和風等氣象要素密切相關(guān)，不同氣象要素的組合和變化會導致不同的天氣現(xiàn)象。天氣現(xiàn)象及成因氣象觀測方法包括地面觀測、高空觀測、衛(wèi)星遙感觀測和雷達觀測等多種方法，用于獲取各種氣象要素的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)獲取途徑氣象數(shù)據(jù)可以通過氣象觀測站、氣象衛(wèi)星、氣象雷達和自動氣象站等途徑獲取，為天氣預報和氣候研究提供重要依據(jù)。氣象觀測與數(shù)據(jù)獲取02天氣預報技術(shù)與方法CHAPTER

數(shù)值天氣預報原理及應用數(shù)值天氣預報基本原理基于大氣動力學和熱力學原理，利用高性能計算機對大氣狀態(tài)進行數(shù)值模擬和預測。數(shù)值天氣預報模型介紹全球和區(qū)域數(shù)值天氣預報模型，如ECMWF、GFS等，以及模型的數(shù)據(jù)同化、物理過程參數(shù)化等關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)值天氣預報應用闡述數(shù)值天氣預報在天氣分析、災害性天氣預警、氣候預測等領(lǐng)域的應用。統(tǒng)計天氣預報方法介紹多元線性回歸、時間序列分析、神經(jīng)網(wǎng)絡等統(tǒng)計預報方法及其優(yōu)缺點。統(tǒng)計天氣預報實踐通過案例介紹統(tǒng)計天氣預報在溫度、降水、風等氣象要素預報中的應用。統(tǒng)計天氣預報基本原理基于概率論和統(tǒng)計學原理，利用歷史氣象資料建立天氣現(xiàn)象與氣象要素之間的統(tǒng)計關(guān)系。統(tǒng)計天氣預報方法與實踐03動力-統(tǒng)計相結(jié)合預報應用闡述動力-統(tǒng)計相結(jié)合預報在災害性天氣預警、空氣質(zhì)量預報等領(lǐng)域的應用。01動力-統(tǒng)計相結(jié)合預報原理結(jié)合數(shù)值天氣預報和統(tǒng)計天氣預報的優(yōu)勢，提高預報精度和時效性。02動力-統(tǒng)計相結(jié)合預報方法介紹卡爾曼濾波、集合預報等動力-統(tǒng)計相結(jié)合預報方法及其實現(xiàn)過程。動力-統(tǒng)計相結(jié)合預報技術(shù)人工智能在天氣預報中的基本原理利用機器學習、深度學習等人工智能技術(shù)，挖掘歷史氣象數(shù)據(jù)中的潛在規(guī)律，提高預報精度和效率。人工智能在天氣預報中的方法介紹支持向量機、隨機森林、深度學習等人工智能算法在天氣預報中的應用及其實現(xiàn)過程。人工智能在天氣預報中的實踐通過案例介紹人工智能在溫度、降水、風等氣象要素預報中的應用，以及智能網(wǎng)格預報、智能災害性天氣預警等實踐成果。人工智能在天氣預報中應用03氣候預測與評估技術(shù)CHAPTER觀測數(shù)據(jù)收集與處理利用氣象觀測站、衛(wèi)星遙感等多種手段，收集長時間序列的氣候觀測數(shù)據(jù)，并進行質(zhì)量控制和均一化處理。氣候統(tǒng)計與診斷分析運用統(tǒng)計學方法，分析氣候要素的長期變化趨勢、周期變化及突變特征。氣候模式評估與預測基于氣候模式輸出數(shù)據(jù)，評估模式的模擬能力，預測未來氣候變化趨勢。長期氣候變化趨勢分析利用高性能計算機進行數(shù)值天氣預報，提供未來一段時間內(nèi)的天氣狀況預測。數(shù)值天氣預報模式基于歷史氣候數(shù)據(jù)，運用統(tǒng)計學方法建立預測模型，預測未來氣候波動趨勢。統(tǒng)計預測方法結(jié)合數(shù)值模式和統(tǒng)計方法，提高預測精度和時效性。動力-統(tǒng)計結(jié)合預測短期氣候波動預測方法明確極端天氣事件的定義和分類標準，如暴雨、洪澇、干旱、高溫等。極端天氣事件定義與分類極端天氣事件監(jiān)測與預警極端天氣事件影響評估極端天氣事件應對策略利用氣象觀測、遙感等手段，實時監(jiān)測極端天氣事件的發(fā)生發(fā)展，及時發(fā)布預警信息。分析極端天氣事件對社會、經(jīng)濟、環(huán)境等方面的影響程度，為應對提供依據(jù)。制定針對不同類型極端天氣事件的應急響應預案，加強跨部門、跨地區(qū)的協(xié)調(diào)合作，提高應對能力。極端天氣事件評估及應對氣候變化影響評估方法運用情景分析、風險評估等方法，定量評估氣候變化對不同領(lǐng)域的影響程度。適應氣候變化策略制定適應氣候變化的政策和措施，調(diào)整發(fā)展路徑和生產(chǎn)生活方式，降低氣候變化帶來的風險和挑戰(zhàn)。氣候變化影響機制研究氣候變化對自然生態(tài)系統(tǒng)、人類社會經(jīng)濟系統(tǒng)的影響機制及相互作用。氣候變化影響評估04氣象災害監(jiān)測與預警服務CHAPTER常見氣象災害類型及特點短時間內(nèi)大量降水引發(fā)洪澇災害，具有突發(fā)性強、破壞力大的特點。熱帶氣旋帶來的強風、暴雨和風暴潮，對沿海地區(qū)造成嚴重影響。長時間無雨或少雨導致土壤水分不足，影響農(nóng)作物生長和人畜飲水。伴有雷擊和閃電的局地對流性天氣，可引發(fā)火災、雷擊事故等。暴雨洪澇臺風干旱雷暴地面觀測站網(wǎng)衛(wèi)星遙感監(jiān)測雷達監(jiān)測網(wǎng)數(shù)值預報模式監(jiān)測網(wǎng)絡建設(shè)和數(shù)據(jù)收集01020304建設(shè)覆蓋全國的地面氣象觀測站網(wǎng)，實時監(jiān)測氣溫、降水、風速等氣象要素。利用氣象衛(wèi)星對地球表面進行連續(xù)觀測，獲取大范圍、高精度的氣象數(shù)據(jù)。布設(shè)多普勒天氣雷達網(wǎng)，探測降水粒子的分布和運動狀態(tài)，提供短時臨近天氣預報?；诟咝阅苡嬎銠C和數(shù)值預報模式，對氣象要素進行客觀定量化預報。根據(jù)氣象災害的類型和緊急程度，發(fā)布相應的預警信號，如暴雨紅色預警、臺風黃色預警等。預警信號種類發(fā)布途徑傳播范圍通過電視、廣播、手機短信、互聯(lián)網(wǎng)等多種渠道發(fā)布預警信號，確保公眾及時獲取預警信息。根據(jù)氣象災害的影響范圍和程度，確定預警信號的傳播范圍和受眾群體。030201預警信號發(fā)布和傳播途徑應急響應啟動根據(jù)氣象災害的實際情況和應急預案的要求，及時啟動應急響應機制，組織相關(guān)部門和人員開展應急處置工作。應急預案制定針對不同類型的氣象災害，制定相應的應急預案，明確應急響應流程和責任分工。減災措施實施采取一系列減災措施，如加強防洪工程建設(shè)、推廣耐旱作物品種、提高公眾防災減災意識等，降低氣象災害對經(jīng)濟社會發(fā)展的影響。應急響應和減災措施05氣象資源開發(fā)與利用CHAPTER123掌握太陽輻射觀測方法，了解數(shù)據(jù)處理流程。太陽輻射觀測與數(shù)據(jù)處理學習太陽能資源評估方法，包括直接輻射、散射輻射和總輻射的評估。太陽能資源評估方法了解太陽能光伏發(fā)電、太陽能熱利用等技術(shù)的原理和應用。太陽能利用技術(shù)太陽能資源評估與利用風能觀測與數(shù)據(jù)處理01掌握風能觀測方法，了解數(shù)據(jù)處理流程。風能資源評估方法02學習風能資源評估方法，包括風速、風向、風能密度等要素的評估。風能開發(fā)利用技術(shù)03了解風力發(fā)電技術(shù)的原理和應用，包括風力發(fā)電機組的類型、選址和運維等。風能資源評估與開發(fā)利用掌握水文觀測方法，了解數(shù)據(jù)處理流程。水文觀測與數(shù)據(jù)處理學習水資源評價方法，包括水量、水質(zhì)、水生態(tài)等要素的評價。水資源評價方法了解水資源合理配置、節(jié)約和保護的技術(shù)措施，包括節(jié)水灌溉、水資源循環(huán)利用等。水資源合理利用技術(shù)水資源評價與合理利用農(nóng)業(yè)氣象災害預警與防御學習農(nóng)業(yè)氣象災害預警和防御技術(shù)，包括干旱、洪澇、霜凍等災害的預警和防御措施。農(nóng)業(yè)氣象服務產(chǎn)品制作與發(fā)布了解農(nóng)業(yè)氣象服務產(chǎn)品的制作和發(fā)布流程，包括天氣預報、氣候預測、農(nóng)業(yè)氣象指數(shù)等產(chǎn)品的制作和發(fā)布。農(nóng)業(yè)氣象觀測與數(shù)據(jù)處理掌握農(nóng)業(yè)氣象觀測方法，了解數(shù)據(jù)處理流程。農(nóng)業(yè)氣象服務體系建設(shè)06現(xiàn)代科技在氣象領(lǐng)域應用CHAPTER通過衛(wèi)星搭載傳感器，實現(xiàn)對地球大氣、地表、海洋等環(huán)境參數(shù)的觀測，提供全球范圍的氣象數(shù)據(jù)。衛(wèi)星遙感利用無人機搭載氣象傳感器，在復雜地形和惡劣天氣條件下進行氣象觀測，提高觀測數(shù)據(jù)的時空分辨率。無人機遙感利用地面遙感站點，獲取大氣溫度、濕度、風速、風向等氣象要素，為天氣預報和氣候研究提供重要依據(jù)。地面遙感遙感技術(shù)在氣象觀測中應用數(shù)據(jù)管理與可視化GIS可實現(xiàn)對氣象觀測數(shù)據(jù)的存儲、管理和可視化，為氣象分析和決策提供直觀的數(shù)據(jù)支持。空間分析利用GIS的空間分析功能，可對氣象要素進行空間插值、趨勢面分析等，揭示氣象要素的空間分布規(guī)律和變化趨勢。災害風險評估結(jié)合GIS的多源數(shù)據(jù)融合能力，可對暴雨、洪澇、干旱等氣象災害進行風險評估和區(qū)劃，為防災減災提供科學依據(jù)。地理信息系統(tǒng)（GIS）在氣象服務中作用數(shù)據(jù)存儲與計算通過對歷史氣象數(shù)據(jù)進行挖掘和分析，可發(fā)現(xiàn)氣象要素之間的關(guān)聯(lián)性和規(guī)律，為氣象預測提供新的思路和方法。數(shù)據(jù)挖掘與預測數(shù)值天氣預報利用大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)，可實現(xiàn)高分辨率、高精度的數(shù)值天氣預報，提高天氣預報的準確性和時效性。大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)可實現(xiàn)對海量氣象數(shù)據(jù)的存儲和高效計算，提高數(shù)據(jù)處理能力和效率。大數(shù)據(jù)、云計算在氣象數(shù)據(jù)處理中價值數(shù)據(jù)融合與特征提