天气预报的基本知识一、天气图（一） 天气图的概念 天气图是指填有各地同一时间气象要素的特制地图在天气 图底图上，填有各城市、测站的位置以及主要的河流、湖泊、山 脉等地理标志气象科技人员根据天气分析原理和方法进行分 析，从而揭示主要的天气系统，天气现象的分布特征和相互的关 系天气图是目前气象部门分析和预报天气的一种重要工具1820年，德国H.W.布兰德斯将过去各地的气压和风的同时间观 测记录填入地图，绘制了世界上第一张天气图1851 年，英国 J.格莱舍在英国皇家博览会上展出第一张利用电报收集各地气 象资料而绘制的地面天气图，是近代地面天气图的先驱20 世 纪 30 年代，世界上建立高空观测网之后，才有高空天气图 按天气图图面范围的大小，有全球天气图、半球天气图、洲际天 气图、国家范围的天气图和区域天气图等天气图上的气象观测 记录，由世界各地的气象站用接近相同的仪器和统一的规范，在 相同时间观测后迅速集中而得地面天气图每天绘制 4 次,分别 用北京时间02时、08时、14时、20时（即世界时18时、00时、 06 时、12 时）的观测资料；高空天气图一天绘制两次，用北京 时间08时、20时（即世界时00时和12时）的观测资料。
二）天气图的种类天气图一般分为地面天气图、高空天气图和辅助图三类若 按其性质分类，可分为：①实况分析图按实际观测记录 绘制 的天气图②预报图根据天气分析或数值天气预报的结果绘制 的未来 24、48、72 小时的天气形势预报图或天气分布预报图 ③历史天气图根据实况分析图印刷出版的一种历史资料此外， 根据需要有时还绘制不同时段（如旬、月、年）某气象要素平均 值分布情况的平均图、对平均值的差值分布情况的距平图等1. 地面天气图地面天气图也称地面图，是用于分析某大范围地区某时的地 面天气系统和大气状况的图在地面图上，各个气象观测站的相 应位置上，均被数值或符号填写该站某时刻的气象要素观测记 录所填的气象要素有：气温，露点，风向和风速，海平面气压， 能见度，总云量和低云量，现时天气和过去6 小时内的天气，过 去 6 小时降水量，特殊天气现象（如雷暴、大风、冰雹）等根 据各站的气压值，在地面图上可以绘制出等压线，分析出高、低 气压系统的分布；根据温度、露点、天气分布，分析并确定各类 锋的位置这种天气图综合表示了某一时刻地面锋面、气旋、反 气旋等天气系统和雷暴、降水、雾、大风和冰雹等天气所在的位 置及其影响的范围。
地面天气图2. 高空天气图也称高空等压面图或高空图用于分析高空天气系统和大气 状况的图某一等压面的高空图填有各探空站或测风站在该等压 面上的位势高度、温度、温度露点差、风向风速等观测记录根 据有关要素的数值分析等高线、等温线并标注各类天气系统等 压面图上的等高线表示某一时刻该等压面在空间的分布，反映高 空低压槽、高压脊、切断低压和阻塞高压等天气系统的位置和影 响的范围3. 辅助图辅助图包括有热力学图表、剖面图、变量图等① 热力学图表根据干空气绝热方程和湿空气绝热方程制 作的图表，也称绝热图表这种图上一般印有等压线（纵坐标） 等温线（横坐标）、干绝热线（等位温线）、湿绝热线（等相当位 温线）和等饱和比湿线将某站各高度的压、温、湿记录填在图 上，可分析气象站上空大气稳定度状况或计算表征大气温、湿特 性的各种物理量② 剖面图是用于分析气象要素在铅直方向的分布和大气 的动力、热力结构的图图上填有各标准等压面和特性层的气温、 湿度和风向风速的记录，绘有等风速线、等温线、等位温线、锋 区上、下界等它分为空间剖面图和时间剖面图两种前者用多 站同时的探空资料，表示某时刻沿某方向的铅直剖面上大气的物 理特性；后者用单站连续多次的探空资料，表示某一时段内该站 上空大气状况随时间的演变情况。
③ 变量图又称趋势图，可反映某气象要素过去 12 小时或 24 小时变化的分布状况常用的有变压 （高）图和变温图较强 的大范围气象要素变量区，对该要素未来的变化趋势有一定的预 示性④ 单站图有用极坐标绘制的单站高空风图，它可以表示 测站附近的高空风的铅直切变强度等动力状况和各层冷、暖平流 的热力状态；也有地面或高空某些要素随时间变化和偏离正常情 况的曲线图等三）天气图的分析与绘制分析天气图，不仅要了解天气图上每个符号所代表的气象要 素，更要了解每个气象要素的数值及单位在进行天气形势分析 时还应注意等值线的分析原则：同一条等值线上要素值处处相 等；等值线一侧的数值必须高于另一侧的数值；等值线不能相交， 不能分支，不能在图中中断；相邻两根等值线的数值必须是连续 的，及其数值或者相等，或只差一个间隔；作为等值线的一种特 殊形式，等压线的分析遵循地转风原则，即等值线和风向平行， 在北半球，“背风而立，低压在左，高压在右”但实际大气，由 于地面摩擦作用，风向与等值线有一定交角，风从高压一侧吹向 低压一侧等压线——一般应保持平滑相邻两站间气压变化较均匀 时，等压线的位置可靠内插法确定两条数值相等的等压线，要 尽量避免互相平行或相距很近。
绘制等压线时，应尽可能的参考 风的记录等压线通过封面时必须有明显的折角，或为气旋性曲 率的突然增加，而且折角指向高压一侧等压线的暖锋前有比较 明显的气旋性弯曲，冷锋后有明显的反气旋性弯曲等压线每隔 2.5hPa 画一条等压线应画到图边，否则应闭合起来在没有 记录的地区可例外，但应当各条等压线末端排列整齐，落在一定 的经线或纬线上在低压中心用红色标注D,高压中心用蓝色标 注G高、低压中心的符号应标注在气压数值最高或最低的地方 在有风向记录时，背风而立，高压中心符号应标注在气压记录数 值最高测站的右侧，低压中心符号应标注在气压记录数值最低测 站的左侧高低压中心的符号还应该标注在反气旋式或气旋式流场的 中心，而不一定标注在最内一条等压线的几何中心处如果在最 内一条等压线内，流场有两个或三个中心时，则应标注两个或三 个中心等压面图——空间气压相等的各点组成的面称为等压面，由 于同一高度上各地的气压可能不相同，所以等压面不是一个水平 面，而是一个像地形一样的起伏不平的面用来表示等压面起伏 形势的图称为等压面形势图，等压面相对于海平面的形势图称为 绝对形势图等压面的形式可以反映等压面附近气压场的形式， 等高线的高（低）值区对应于高（低）压区，等压面上风与等高 线的关系遵循地转风原则。
等高线的走向和风向平行，在北半球， 背风而立，低值区（低压）在左，高值区（高压）在右等高线 的疏密（即等压面的坡度）和风速的大小成正比等温线——绘制等温线时，除主要依据等压面上的温度记录 以外，还可参考等高线的形势进行分析这是因为空气温度越高， 则空气的密度越小，气压随高度的降低也越慢，等压面的高度就 越高，因此越到高空，高温区往往是等压面高度较高的区域，反 之，低温区往往是等压面高度较低的区域因此，在高压脊附近， 温度场往往有暖脊存在，而在低压槽附近，往往有冷槽存在经 过等温线分析后，可以看到等压面上的温度场中有冷、暖中心和 冷槽、暖脊，这些与气压场中有高低压中心和槽、脊相类似 槽线是低压槽区内等高线曲率最大点的连线而切变线则是风的 不连续线，在这条线的两侧，风向或风速有较强的切变因为风 场与气压场相互适应，所以槽线两侧风向必定也有明显的转变； 同样，风有气旋性改变的地方，一般也是槽线所在处，两者又有 着不可分割的联系习惯上，往往在风向气旋性切变特别明显的 两个高压之间的狭长低压带内和非常尖锐而狭长的槽内分析切 变线，而在气压梯度比较明显的低压槽中分析槽线二、卫星云图(satellite cloud imagery)卫星对地球的观测已经成为当今世界不可或缺的信息来源。
气象卫星从太空不同的位置对地球表面进行拍摄，大量的观测数 据通过卫星传回地面工作站，再合成精美的云图照片人们既可 以接收可见光云图也可通过使用合适的感光仪器接收到其它波 段的卫星照片如红外云图目前，电视节目中通常使用的云图， 就是红外云图通过计算机处理、编辑而成的假彩色动态云图画 面，这就是卫星云图利用卫星云图可以识别不同的天气系统， 确定它们的位置，估计其强度和发展趋势，为天气分析和天气预 报提供依据在海洋、沙漠、高原等缺少气象观测台站的地区， 卫星云图所提供的资料，弥补了常规探测资料的不足，对提高预 报准确率起了重要作用一)气象卫星从太空对地球及其大气层进行气象观测的人造地球卫星就 是气象卫星卫星所载各种气象遥感器，接收和测量地球及其大 气层的可见光、红外和微波辐射，并将其转换成电信号传送给地 面站地面站将卫星传来的电信号复原，绘制成各种云层、地表 和海面图片，再经进一步处理和计算，得出各种气象资料 气象卫星按轨道的不同分为太阳轨道（极轨道）气象卫星和地球 静止轨道气象卫星按是否用于军事目的分为军用气象卫星和民 用气象卫星气象卫星观测范围广，观测次数多，观测时效快， 观测数据质量高，不受自然条件和地域条件限制，它所提供的气 象信息已广泛应用于日常气象业务、环境监测、防灾减灾、大气 科学、海洋学和水文学的研究。
中国1988 年9月7日发射了第一颗气象卫星—“风云一号” 太阳同步轨道气象卫星卫星云图的清晰度可与美国“诺阿”卫 星云图媲美，但由于星上元器件发生故障，它只工作了 39 天 后成功发射了四颗极轨气象卫星（风云号）和三颗静止气象卫星 （风云二号），经历了从极轨卫星到静止卫星，从试验卫星到业 务卫星的发展过程目前，我国拥有自主研发的极轨气象卫星和 静止气象卫星，同属风云系列（简称FY）其中，发射最近的是 称为“奥运星”的风云 3 号卫星，恰逢2008 年北京奥运会之前 发射，奥运期间，它和风云二号气象卫星一起，共同为奥运会提 供气象保障服务二）卫星云图的作用以卫星云图为工具，可以分析天气系统和天气现象卫星云 图有可见光云图和红外线云图依据云图图象的形态、结构、亮 度和纹理等特征，可以识别云的种、属 及降水状况可以识别 大范围的云系，如螺旋状、带 状、逗点状、波状、细胞状等， 并用以推断锋面、温 带气旋、热带风暴，高空急流等大尺度天 气系统的位置和特征根据晴空无云的区域，推断反气旋和高空 高压脊的位置也可以识别局地强风暴，如雷暴、胞 线等中小 尺度天气系统，若指令卫星加密探测次数（如 隔 30 分钟一次）， 可以监测局地强风暴的活动，用以制 作即时天气预报和警报。
对于气象台站稀少的广阔洋 面、高原、荒漠地区来说，卫星云 图是很珍贵的探测 资料在气象台站较密的地区，所给出的图 象也较为 完整系统，为其它观测方法所不能替代从卫星云图 上，发现了一些新的云系，如细胞状云系、云街、热 带云团等三、天气雷达天气雷达是探测降水系统的主要工具，是对暴雨、飑线、冰 雹和龙卷等强对流天气进行监测和预警的强有力工具之一通过 分析雷达接收到的降水系统回波的特征，不仅能反演降水回波的 位置、范围、强度和高度，确定降水的性质，以及其影响的程度 和影响的地区，还能够随时对所发现的气象目标进行观测和跟 踪同时，雷达观测还具有很高的空间和时间分辨率自 20 世 纪 70 年代以来，我国便开始了对天气雷达的研究和应用也因 此对中小尺度天气的探测和研究取得了重大突破——建立了三 维空间大气结构的准实时变化系统，这一系统的建立标志着短时 临近预报进入了一个新的阶段雷达常用的波长大多在ITOcm范围因10cm波长的衰减小，用 于探测台风、暴雨及冰雹较好国内目前普遍使用的是国产713 雷达（5.6cm）、714雷达（10cm）和711雷达（3.2cm）,可探测 雷达站周围几百公里范围内的天气系统。
天气雷达多为脉冲雷达，它以一定的重复频率发射出持续时 间很短（0.25〜4微秒）。