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1、天气形势的天气学预报方法学习目标： 了解外推法、温度平流法、涡度平流法、相似形势法等天气形势的天气学预报方法。 学习重点： 外推法。 天气学预报方法是一种定性的、经验性的传统预报方法。虽然，目前天气形势与气象要素预报已愈来愈依靠数值预报方法，但在很多情况下，特别是局地天气、航线天气等的预报中，天气学方法仍然是十分重要的方法。下面简单介绍几种应用天气图进行天气形势预报的基本方法。一、外推法根据最近一段时间内天气系统的移动速度和强度变化的规律，顺时外延，预报出系统未来的移动速度和强度变化，这种方法叫做外推法。外推法又可分为两种情况：一种是等速外推。等速外推就是假定系统的移动速度或强度变化基本上不随
2、时间而改变，即与时间成直线关系，外推按这种规律进行，故等速外推又叫做直线外推；另一种是变速外推。变速外推假定系统的移动速度或强度变化接近“匀变速”状态，即与时间成曲线关系，这时外推时要考虑它们的“变速”情况，故变速外推又叫做曲线外推。直线外推只需要根据当时和上一时次的两张天气图即可进行，而曲线外推需要利用三张（或以上）天气图进行比较才能进行。显然，曲线外推要比直线外推更全面些，但是由于实际天气过程的复杂性，曲线外推并不一定比直线外推更准确，因此，使用外推法时必须结合其他预报方法。应用外推法可以对高、低压系统和槽、脊的移动和强度作出预报。下面以闭合系统为例说明外推法的应用。直线外推。设12 h前
3、低压中心位于点“1”(图11.2 (a)，其中心气压为1008 hPa，作预报时的低压中心位于点“2”，其中心气压为1006 hPa，加深了2 hPa，移动距离为S1。按直线外推可以预报，12 h后该低压中心将移至点 “3”，移动的距离S2=S1；中心气压将继续降低2 hPa，达1004 hPa。曲线外推。设24 h前低压中心的位置在点“1”(图11.2 (b)，中心气压为1 011 hPa；12 h前中心位置在点“2”，移动距离为S1，中心气压为1002 hPa，加深了9 hPa；作预报时的中心位置在点“3”，中心气压为995 hPa，过去12 h移向向左偏了一个角度，移动距离为S2，加深了
4、7 hPa。由图可见，低压中心的移动是减速的，中心气压的降低也是减速的。这种情况可按曲线外推，预报未来12 h，低压中心的移动距离S3=S2-(S1-S2)=2S2-S1，移动方向也将继续向左偏一个角度，12h后中心位置将到达“4”，中心气压为995-7+(9-7)=990(hPa)。图11.2 闭合系统的外推外推法不仅可以用于天气形势预报，还可用于天气区（如大风、雾区和降水区等）的预报。但使用外推法时，必需注意：外推时间不能过长，预报时效以612小时为宜，最好不超过36小时。天气系统是否会发生突变。当天气系统处于显著变动状态时，天气系统的运动速度和强度就会发生剧烈变化，这时就不能简单地用外推
5、法进行预报。二、引导气流法观测表明，地面高、低压中心的移动方向与系统中心上空平均层上的气流方向基本一致，移速与高空风成一定比例。实际工作中可利用700hPa或 500hPa等压面上的地转风加以适当订正以预报地面系统中心的移动，这就是所谓的“引导气流法”（如图11.3所示）。根据统计，地面气压系统中心的移动速度为其上空500hPa风速的0.50.7倍，700hPa风速的0.81.0倍。通常夏季引导层较高，常用500hPa等压面作引导层，冬季引导层较低，常用700hPa等压面作引导层。应用引导气流法时应注意：要考虑引导气流本身速度和方向可能发生的变化；对于暖高压和冷低压之类的准静止性的深厚系统，不
6、能应用引导气流法；3）引导气流越强，效果越好。三、经验预报法1.相似形势法一般来说，在不同时间的天气图上的天气形势和天气过程是不完全相同的。但是，如果只考虑其主要方面，忽略次要方面，在大量的历史天气图中，总可以归纳出若干具有代表性的天气形势和天气过程，以此作为预报模式。在预报天气形势时，如果当时的天气形势和过程与某一模式的前期情况相似，我们就可以参考该模式的后期形势进行预报，这种方法称为相似形势法或模式法。例如我国的寒潮天气过程就可以基本上归纳为小槽发展型、横槽转竖型、低槽东移型和纬向环流型等几种模式。我国东部沿海的偏南大风和平流雾也总结出几种天气型。但实际天气过程不会与典型过程完全一致，所以
7、在用相似形势法进行预报时，还必须着重分析影响当时天气系统运动发展的其他因素，预报模式只能作为一种参考。2.统计资料法 所谓统计资料法就是用统计的方法，从大量的历史资料中统计出各种天气系统的移动路径、速度和中心强度等的平均数据，以供预报时参考。例如，统计表明，在冬季，我国北方（35o以北）高空槽移速多在40 km/h以上，而在夏季，高空槽移速只有25 km/h左右。类似地还可以统计出气旋移速和锋面移速等等。这些统计数据都可以作为预报时的参考资料。在航海气候资料中可以查到这些统计数据，海员在航海实践中也应不断积累这方面的资料，这些资料对做好航线天气分析和预测是很有帮助的。 四、物理分析方法天气形势
8、预报中主要是气压场形势的预报。引起气压变化的主要因素是动力因子与热力因子，物理分析法就是主要考虑了影响气压变化的温度平流(热力因子)和涡度平流(动力因子)的作用来进行高空形势预报的方法。1冷暖平流法冷暖平流是引起气压变化的一个重要因素。在对流层中、上层，冷平流引起减压，暖平流引起加压；在对流层低层，其作用相反。据此总结出在700 hPa或500 hPa等压面图上应用冷暖平流的三条重要规则：当温度槽落后于高度槽，高度槽线附近及槽后有明显的冷平流时，则该槽将加深，如图11.4 (a)；反之，当温度槽超前于高度槽，高度槽线附近及槽后出现暖平流时，则该槽将迅速减弱，如图11.4(b)。当温度脊落后于高
9、度脊，脊线附近及脊后有明显的暖平流时，则该脊将加强，如图11.4 (c)；反之，当温度脊超前于高度脊，脊线附近和脊后有冷平流时，则该脊将迅速减弱，如图11.4(d) 。当温度槽与高度槽重合，或者温度脊与高度脊重合时，冷暖平流微弱，则槽或脊未来强度变化不大，并且位置稳定少动。应用冷暖平流法应注意以下几点：在等温线密集的区域(锋区)预报效果好，在等温线稀疏的区域，预报效果较差；冷暖平流法不能用于预报气压系统中心强度的变化；应考虑冷、暖平流本身强度的变化。2涡度平流法涡度是度量空气元量(无限小的空气块)旋转程度和旋转方向的物理量。气象学上规定：空气元量绕垂直轴逆时针旋转时，具有正涡度；空气元量绕垂直
10、轴顺时针旋转时，具有负涡度。因此，在北半球，低压槽(或低压)中空气具有正涡度，高压脊(或高压)中空气具有负涡度。当空气从涡度高值区流向低值区使局地涡度增大时，为正涡度平流；当空气从涡度低值区流向涡度高值区使局地涡度减少时，为负涡度平流。正涡度平流引起减压，负涡度平流引起加压。根据涡度平流规则，得到预报气压系统的移动和强度变化的定性规则如下：疏散槽（疏散脊）是发展的；汇合槽（汇合脊）是减弱的（如图11.5所示）。对称性的槽（脊）没有发展，当槽（脊）前疏散，槽（脊）后汇合时，槽（脊）移动迅速；当槽（脊）前汇合，槽（脊）后疏散时，槽（脊）移动缓慢（如图11.6所示）。图11.5 非对称槽脊的强度变化图11.6对称槽脊的移动快慢
