《公開課chang見天氣系統(tǒng)》課件

公開課《常見天氣系統(tǒng)》歡迎來(lái)到公開課，我們將探索常見的天氣系統(tǒng)，例如鋒面、氣旋和反氣旋。課程簡(jiǎn)介課程目標(biāo)本課程旨在幫助學(xué)員了解常見天氣系統(tǒng)及其特征，并掌握相關(guān)知識(shí)和技能，能夠識(shí)別和分析天氣現(xiàn)象。課程內(nèi)容從氣壓、鋒面、氣團(tuán)等基本概念入手，深入探究不同天氣系統(tǒng)的形成與演變，并介紹天氣預(yù)報(bào)的原理和應(yīng)用。授課形式課程將采用圖文并茂、案例分析、互動(dòng)討論等多種方式進(jìn)行講解，以提高學(xué)習(xí)興趣和效果。課程大綱氣壓與天氣介紹氣壓的概念、測(cè)量方法和對(duì)天氣的影響。鋒面系統(tǒng)講解冷鋒、暖鋒、靜止鋒和錮囚鋒的特點(diǎn)和天氣現(xiàn)象。熱帶氣旋分析熱帶氣旋的形成、發(fā)展、結(jié)構(gòu)和帶來(lái)的災(zāi)害。氣候變化探討氣候變化的現(xiàn)象、成因、影響和應(yīng)對(duì)措施。氣壓與天氣1氣壓氣壓指大氣壓強(qiáng)，是指空氣對(duì)地表的壓強(qiáng)。大氣壓受海拔高度、氣溫等因素的影響，高海拔地區(qū)氣壓低，低海拔地區(qū)氣壓高。2氣壓與天氣氣壓的變化與天氣狀況密切相關(guān)。高氣壓區(qū)域通常對(duì)應(yīng)晴朗干燥的天氣，低氣壓區(qū)域則多伴隨陰雨天氣。3高壓與低壓高氣壓系統(tǒng)通常是空氣下沉，導(dǎo)致氣溫升高、空氣干燥。低氣壓系統(tǒng)則通常是空氣上升，導(dǎo)致氣溫下降、空氣濕度增加。高氣壓系統(tǒng)氣壓特征高氣壓中心氣壓高，周圍氣壓低?？諝鈴母邭鈮褐行牧飨蛩闹埽纬上鲁翚饬?。下沉氣流阻礙水汽凝結(jié)，不易形成云和降水。氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力的平衡，形成順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的環(huán)流。天氣特征高氣壓系統(tǒng)通常帶來(lái)晴朗天氣，風(fēng)力較弱。由于氣流下沉，空氣干燥，蒸發(fā)旺盛，空氣濕度較低。但當(dāng)高氣壓系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間停留在一個(gè)地區(qū)，可能會(huì)導(dǎo)致霧霾。低氣壓系統(tǒng)低氣壓氣壓低于周圍環(huán)境的氣壓系統(tǒng)。天氣特征多云或陰天降水可能性高氣溫低風(fēng)向向低壓中心輻合，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。鋒面系統(tǒng)鋒面定義鋒面是指兩種性質(zhì)不同的氣團(tuán)相遇的交界面。冷鋒冷氣團(tuán)主動(dòng)向暖氣團(tuán)移動(dòng)，形成冷鋒。暖鋒暖氣團(tuán)主動(dòng)向冷氣團(tuán)移動(dòng)，形成暖鋒。靜止鋒冷暖氣團(tuán)勢(shì)均力敵，形成靜止鋒。不同鋒面天氣特征冷鋒冷鋒過境時(shí)，氣溫驟降，氣壓升高。氣流不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)大風(fēng)，降雨，甚至雷雨、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣。暖鋒暖鋒過境時(shí)，氣溫逐漸升高，氣壓下降。氣流穩(wěn)定，容易出現(xiàn)降雨或連續(xù)性降雨，天氣較為陰沉。靜止鋒靜止鋒是冷暖氣團(tuán)勢(shì)均力敵，長(zhǎng)時(shí)間停留在一個(gè)地方。天氣特征復(fù)雜，可能出現(xiàn)降雨、大風(fēng)、雷暴等，并伴有持續(xù)性天氣變化。鋒面的成因與演變氣團(tuán)相遇不同性質(zhì)的氣團(tuán)相遇，冷暖氣團(tuán)交匯形成鋒面。冷暖氣團(tuán)交匯冷氣團(tuán)密度更大，會(huì)迫使暖氣團(tuán)抬升，形成鋒面。鋒面發(fā)展鋒面發(fā)展，冷氣團(tuán)不斷推進(jìn)，暖氣團(tuán)被抬升，形成降雨。鋒面消散鋒面最終會(huì)因冷暖氣團(tuán)混合或冷氣團(tuán)勢(shì)力減弱而消散。氣團(tuán)與氣團(tuán)性質(zhì)氣團(tuán)定義氣團(tuán)是指水平方向上溫度、濕度和氣壓等物理性質(zhì)比較均勻的大范圍空氣體。氣團(tuán)形成需要在廣闊的地區(qū)，例如海洋或大陸，停留足夠長(zhǎng)的時(shí)間。氣團(tuán)性質(zhì)氣團(tuán)性質(zhì)主要由其形成區(qū)域的氣候特征決定，包括溫度、濕度和穩(wěn)定度。例如，形成于熱帶地區(qū)的暖濕氣團(tuán)具有高濕度和高溫度的特征。氣團(tuán)劃分與識(shí)別11.溫度氣團(tuán)溫度主要取決于氣團(tuán)形成的地區(qū)，溫度越低，氣團(tuán)越冷。22.濕度氣團(tuán)濕度反映氣團(tuán)中水汽含量，來(lái)自海洋的氣團(tuán)比來(lái)自大陸的氣團(tuán)濕度更高。33.穩(wěn)定性氣團(tuán)穩(wěn)定性決定了氣團(tuán)的垂直運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定氣團(tuán)不易發(fā)生垂直運(yùn)動(dòng)，不穩(wěn)定氣團(tuán)易發(fā)生垂直運(yùn)動(dòng)。44.氣團(tuán)來(lái)源氣團(tuán)形成的地理位置對(duì)其性質(zhì)有很大影響，例如極地氣團(tuán)、熱帶氣團(tuán)、海洋氣團(tuán)和大陸氣團(tuán)。鋒面天氣系統(tǒng)識(shí)別冷鋒冷鋒是指冷氣團(tuán)主動(dòng)向暖氣團(tuán)移動(dòng)的鋒面。暖鋒暖鋒是指暖氣團(tuán)主動(dòng)向冷氣團(tuán)移動(dòng)的鋒面。靜止鋒靜止鋒是指冷暖氣團(tuán)勢(shì)均力敵，鋒面幾乎不移動(dòng)。天氣地圖的閱讀與分析1天氣符號(hào)氣溫、風(fēng)向、降水2等壓線氣壓變化3鋒面冷暖氣團(tuán)交匯4氣團(tuán)不同性質(zhì)氣團(tuán)5高空?qǐng)D氣流、高空槽天氣地圖是氣象學(xué)家用于可視化天氣狀況的重要工具。天氣圖上包含各種符號(hào)、線和數(shù)據(jù)，這些信息可以幫助我們了解當(dāng)前的天氣狀況，并預(yù)測(cè)未來(lái)天氣變化。通過學(xué)習(xí)天氣圖的閱讀方法，我們可以更加深入地理解天氣系統(tǒng)的演變，并更好地利用天氣預(yù)報(bào)信息，提高我們的生活質(zhì)量。數(shù)值預(yù)報(bào)模式簡(jiǎn)介模式概述數(shù)值預(yù)報(bào)模式是一種利用計(jì)算機(jī)模擬天氣變化過程的工具，它將大氣物理方程離散化，并基于初始條件和邊界條件進(jìn)行計(jì)算，從而預(yù)測(cè)未來(lái)的天氣狀況。模式原理數(shù)值預(yù)報(bào)模式基于物理定律，通過對(duì)大氣狀態(tài)的模擬，預(yù)測(cè)未來(lái)的天氣演變。它需要大量的計(jì)算資源和精確的觀測(cè)數(shù)據(jù)作為輸入。數(shù)值預(yù)報(bào)模型分類格點(diǎn)模式將地球表面劃分為網(wǎng)格，對(duì)每個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算。譜模式將大氣變量分解為譜函數(shù)，通過計(jì)算譜系數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)天氣。集合預(yù)報(bào)模式通過多次運(yùn)行不同初始條件的模式，得到多個(gè)預(yù)報(bào)結(jié)果，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。天氣預(yù)報(bào)發(fā)展歷程1古代天氣預(yù)報(bào)人類利用自然現(xiàn)象，如動(dòng)物行為、植物生長(zhǎng)等，來(lái)預(yù)測(cè)天氣。例如，古人通過觀察云彩的變化、風(fēng)向和氣溫來(lái)推斷天氣變化。2現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)的誕生19世紀(jì)末，氣象學(xué)家開始利用氣壓計(jì)、溫度計(jì)等儀器進(jìn)行氣象觀測(cè)，并發(fā)展了氣象分析方法，為現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)奠定了基礎(chǔ)。3數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的出現(xiàn)20世紀(jì)中期，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的誕生，使天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和覆蓋范圍得到大幅提升。4衛(wèi)星氣象觀測(cè)20世紀(jì)70年代，衛(wèi)星氣象觀測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，為天氣預(yù)報(bào)提供了更多數(shù)據(jù)來(lái)源，擴(kuò)展了天氣預(yù)報(bào)的空間范圍，提高了預(yù)報(bào)的精度。5現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)技術(shù)現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)集成了多種觀測(cè)數(shù)據(jù)、數(shù)值預(yù)報(bào)模型和信息技術(shù)，為人們提供了更加精確、及時(shí)和全面的天氣信息。天氣預(yù)報(bào)精確度分析天氣預(yù)報(bào)的精確度一直是氣象學(xué)界關(guān)注的重點(diǎn)，其發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步息息相關(guān)。70%準(zhǔn)確率現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)模型在中短期預(yù)報(bào)方面取得了顯著進(jìn)步，準(zhǔn)確率可達(dá)70%以上。3-5天預(yù)測(cè)范圍準(zhǔn)確率較高的天氣預(yù)報(bào)通?？梢灶A(yù)測(cè)3到5天內(nèi)的天氣情況。10-15年長(zhǎng)期趨勢(shì)對(duì)于更長(zhǎng)期的天氣預(yù)報(bào)，例如10-15年的預(yù)測(cè)，準(zhǔn)確率相對(duì)較低。50%降水預(yù)報(bào)降水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率相對(duì)較低，通常在50%左右，但隨著技術(shù)的發(fā)展，降水預(yù)報(bào)的精確度不斷提升。天氣預(yù)報(bào)不確定性11.大氣系統(tǒng)復(fù)雜性大氣運(yùn)動(dòng)極其復(fù)雜，存在著多種尺度上的相互作用，難以完全精確模擬。22.初始條件敏感性初始觀測(cè)誤差會(huì)隨著時(shí)間推移而放大，影響預(yù)報(bào)結(jié)果的準(zhǔn)確性。33.預(yù)報(bào)模式誤差數(shù)值預(yù)報(bào)模式存在著物理過程參數(shù)化和數(shù)值計(jì)算誤差，限制了預(yù)報(bào)精度。歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心世界領(lǐng)先的預(yù)報(bào)機(jī)構(gòu)歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(ECMWF)是全球領(lǐng)先的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中心之一，總部位于英國(guó)雷丁，為歐洲和其他國(guó)家提供高質(zhì)量的數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品。先進(jìn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)ECMWF擁有強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠處理龐大數(shù)據(jù)集并生成高分辨率的天氣預(yù)報(bào)。全球范圍的覆蓋ECMWF的預(yù)報(bào)涵蓋全球范圍，為全球各地的天氣預(yù)報(bào)提供數(shù)據(jù)支持。中央氣象臺(tái)預(yù)報(bào)體系多層次預(yù)報(bào)中央氣象臺(tái)擁有全球、區(qū)域、省市等多層次預(yù)報(bào)體系，覆蓋不同時(shí)空尺度的天氣預(yù)報(bào)需求。數(shù)值預(yù)報(bào)模型利用高性能計(jì)算機(jī)和先進(jìn)的數(shù)值預(yù)報(bào)模型，對(duì)未來(lái)天氣進(jìn)行精細(xì)化模擬和預(yù)測(cè)。多源數(shù)據(jù)融合整合衛(wèi)星遙感、雷達(dá)觀測(cè)、地面氣象站等多種數(shù)據(jù)源，提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和可靠性。預(yù)報(bào)產(chǎn)品多樣化提供文本、圖形、視頻等多種形式的預(yù)報(bào)產(chǎn)品，滿足不同用戶的需求。天氣預(yù)報(bào)的應(yīng)用與實(shí)踐農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精準(zhǔn)預(yù)報(bào)為農(nóng)民提供種植、收獲的最佳時(shí)間，防止因天氣原因造成損失。交通運(yùn)輸及時(shí)掌握天氣情況，保障航空、航海、公路交通安全，減少因惡劣天氣造成的交通事故。公共安全提前預(yù)測(cè)強(qiáng)降雨、臺(tái)風(fēng)、寒潮等極端天氣，及時(shí)發(fā)布預(yù)警，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。旅游出行根據(jù)預(yù)報(bào)選擇最佳出行時(shí)間和目的地，避免因天氣原因影響出行計(jì)劃。熱帶氣旋系統(tǒng)定義熱帶氣旋是一種強(qiáng)烈的低氣壓系統(tǒng)，在熱帶或副熱帶地區(qū)形成。它們通常伴隨強(qiáng)風(fēng)、暴雨和巨浪。熱帶氣旋由溫暖的海水提供能量。當(dāng)溫暖潮濕的空氣上升時(shí)，它會(huì)冷卻并凝結(jié)，釋放出熱量，從而驅(qū)動(dòng)氣旋的旋轉(zhuǎn)。類型熱帶氣旋的類型取決于其強(qiáng)度和地理位置，例如臺(tái)風(fēng)、颶風(fēng)和氣旋。臺(tái)風(fēng)通常形成于西北太平洋，颶風(fēng)形成于北大西洋和東北太平洋，氣旋形成于南太平洋和印度洋。熱帶氣旋生成機(jī)理1海溫條件海面溫度需達(dá)到26.5攝氏度以上，為熱帶氣旋提供能量。2大氣不穩(wěn)定高空存在冷空氣，與暖濕空氣相遇，形成對(duì)流不穩(wěn)定。3氣旋性環(huán)流地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)形成科里奧利力，使空氣旋轉(zhuǎn)成氣旋性環(huán)流。4無(wú)風(fēng)切變高空風(fēng)向變化小，有利于氣旋發(fā)展。熱帶氣旋結(jié)構(gòu)特征臺(tái)風(fēng)眼臺(tái)風(fēng)眼是熱帶氣旋中心，氣壓最低，風(fēng)力微弱，天氣晴朗，降水量小。眼壁眼壁是環(huán)繞臺(tái)風(fēng)眼的狹窄區(qū)域，風(fēng)速最強(qiáng)，降雨量最大，天氣惡劣。螺旋雨帶螺旋雨帶是臺(tái)風(fēng)外圍的螺旋狀云雨帶，降水量較大，對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度有影響。外圍環(huán)流外圍環(huán)流是臺(tái)風(fēng)的最外層區(qū)域，風(fēng)力較弱，降水量較小，對(duì)天氣影響較小。熱帶氣旋監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)利用氣象衛(wèi)星對(duì)熱帶氣旋進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲取氣旋的移動(dòng)路徑、強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)等信息。雷達(dá)監(jiān)測(cè)利用多普勒雷達(dá)監(jiān)測(cè)熱帶氣旋的降水強(qiáng)度、風(fēng)速、風(fēng)向等參數(shù)，并進(jìn)行降雨預(yù)報(bào)。飛機(jī)探測(cè)飛機(jī)在熱帶氣旋中心進(jìn)行探測(cè)，獲取氣旋內(nèi)部結(jié)構(gòu)、風(fēng)場(chǎng)和降水等數(shù)據(jù)。數(shù)值預(yù)報(bào)利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型模擬熱帶氣旋的發(fā)展演變過程，預(yù)測(cè)其未來(lái)的移動(dòng)路徑和強(qiáng)度變化。極端天氣事件11.極端降水包括暴雨、冰雹等，造成洪澇災(zāi)害。22.持續(xù)高溫導(dǎo)致熱浪，威脅人畜健康。33.強(qiáng)烈風(fēng)暴包括臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)等，造成巨大破壞。44.持續(xù)低溫造成凍害，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。極端天氣診斷與預(yù)警1天氣監(jiān)測(cè)收集和分析實(shí)時(shí)天氣數(shù)據(jù)2預(yù)警發(fā)布根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，發(fā)布預(yù)警信號(hào)3應(yīng)急響應(yīng)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，采取應(yīng)對(duì)措施4評(píng)估與改進(jìn)評(píng)估預(yù)警效果，改進(jìn)預(yù)警系統(tǒng)極端天氣事件的診斷和預(yù)警是保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要手段。通過監(jiān)測(cè)天氣變化，及時(shí)發(fā)布預(yù)警信號(hào)，可以有效降低災(zāi)害損失。氣候變化現(xiàn)象全球氣溫升高近幾十年來(lái)，全球平均氣溫不斷上升，導(dǎo)致極端高溫事件增多。海平面上升冰川融化和海水熱膨脹導(dǎo)致海平面上升，威脅沿海地區(qū)和島嶼。極端天氣事件頻發(fā)暴雨、干旱、熱浪、颶風(fēng)等極端天氣事件發(fā)生頻率和強(qiáng)度增加。生物多樣性受損氣候變化導(dǎo)致物種滅絕風(fēng)險(xiǎn)增加，生態(tài)系統(tǒng)平衡被打破。氣候變化成因與影響主要成因人類活動(dòng)排放大量溫室氣體，如二氧化碳、甲烷和氧化亞氮。這些氣體能吸收地球表面發(fā)射的熱量，導(dǎo)致全球氣溫升高。例如化石燃料的燃燒、森林砍伐和農(nóng)業(yè)活動(dòng)。主要影響全球氣溫升高會(huì)導(dǎo)致海平面上升，極端天氣事件頻發(fā)，如熱浪、干旱、洪水和颶風(fēng)。還會(huì)影響生物多樣性，造成物種滅絕，以及對(duì)人類健康和經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成負(fù)面影響。氣候變化的應(yīng)對(duì)措施可再生能源