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1、第十二章天气图的基础知识 为了能清楚地表示各地天气和天气系统的分布及其发生展的情况，通常把各地区同一时间所观测到的气象要素（包据陆地、海上商船和渔船），用国际规定的天气符号，按统一的格式，把有关资料和信息等填绘在空白的地图（称为天气图底图）上，这就是天气图。将前后不同时次的天气图进行比较， 分析大范围天气演变情况，再根据天气演变的规律，并配合气象卫星云图，船舶驾驶员就可以简易地制作出未来的航线天气预报。 一. 天气图底图天气图底图的范围，主要根据预报时效的长短，预报区域所在的地理位置和季节而定。如常用的亚欧地区的天气图，东亚地区天气图、区域小的图以及北半球天气图等。由于球面是不可伸展的球面，而
2、地球仪在使用中很不方便，所以需要用不同的地图投影方法，按一定的比例把地球面上的特点变换到平面上去。在地图投影中，通常按照下列三个方面的要求来选择地图投影法。(1)正形：指地图上保持了地球表面小区域原有的形状，任意地点微分线段的比例尺不因方向而异。其最明显的特征是，地图上各处经线和纬线都相互垂直。此类投影又称等角投影。(2)等积：指地图中任何部分的面积与地球表面上相应部份的实际面积的比例相等。(3)正向：指地图上从投影中心到其他任何地点的方向都与地球表面的实际方向一致。在天气图分析中，主要考虑保持图形形状和方向的正确，使用上所填的风向和所显示的气压系统的形状及移动方向都能符合实际情况。所以，天气
3、图中所采用的地图的投形都需要满足正形和正向的要求。天气图底图常用的地图投影有以下三种：1. 兰勃特正形圆锥投影兰勃特正形影圆锥投影是在圆锥投影的基础上经过改进而得到的。 圆锥投影法是将平面图纸卷成圆锥形，使圆锥的轴和地球仪地极轴重合，圆锥面与地球仪相切于某一纬圈或相割于两标准纬圈，光源置于地球仪中心，将地表投影到圆锥面上， 见图12.5.a所示。天气图使用的圆锥投影，经过了适当的修正，使用一点上经向和纬向长度的放缩率相同，称这为兰勃特正形圆锥投影，这种投影法，在中纬度地区误差较小，是海上收到的传真天气图广泛采用的一种天气图底图， 见图12.5.b所示。图12.5a双标准纬线圆锥投影法图12.5
4、b兰勃特投影法2. 墨卡托投影墨卡托投影是在圆柱投影的基础上经过改进而得到的。圆柱投影法是将平面图纸卷成圆柱形，使圆柱的轴与地球仪地轴相重合，圆柱面与地球赤道相切，或与地球仪相割于某两标准纬圈，光源置于地球仪中心，还将球面各点投影到圆柱面上， 见图12.b.a所示，然后将圆柱面展开即可得到圆柱投影图。经过订正后的圆柱投影 ，为满足正形要求，每一点上经向和纬向长度的放缩率相等，标准纬圈是南北纬22.5。投影图的经线和纬线都是直线， 且相交成直角。赤道和低纬度地区的天气图的底图一般多采用此种投影法，见图12.6.b所示。图12.6.a圆柱投影法图12.6.b墨卡托投影法3、极射赤面投影极射赤面投影
5、是将光源放在地球仪的南极，把地球表面上各点投影在北极的切平面TG或60N的割平面TG上，如图12.7.a所示。用此投影法得到圆形，见图12.7.b所示，其经线为放射状直线，纬线为同心圆，经、纬线相交成直角，能满足正形和正向的要求，一般高纬度地区及南、北半球的天气图的底图一般多采用这种投影法。图12.7.a极射赤面投影法图12.7.b墨卡托投影图二、天气图的种类由于天气现象是三度空间的现象，所以必须在水平方向和垂直方向上同时考虑气象要素或天气系统的分布。根据海上简易的航线天气预报的需要，通常采用的天气图有地面天气图、高空天气图和辅助天气图等。根据世界气象组织（WMO）的规定，地面天气分析图（AS
6、）是通过利用每隔6 小时一次即每日世界时00，06，12，18时的观测资料分别填绘，并制作出来的，因而图时分别各每日世界时00，06，12，18时，相应东八区的北京时间分别为08、14、20、02时。除了上述每日4次基本天气观测时间这外，中间还有4次补充观测时间，分别为世界时03，09，15，21时，所以实际上每日3 小时就有一张地面天气分析图产生。但在船舶上一般只能收到四张地面天气分析图。而高空天气图，则是利用每日世界时00和12时（北京东八区为08和20时）。三、天气图的绘制过程天气图的绘制（分析）过程基本上有三个方面要做，即：第一：是气象中心部门和海洋部门对气象、水文要素观测记录的收集。
7、各陆上，山顶上和船舶海上观测站按规定对各气象、水文要素定时观测和记录后，进行编报并向中心气象台或国家海洋气象中心发报或传真或E-MAIL；第二：气象中心或海洋气象中心的分析员收到电传、电报和E-MAIL后，按各观测站的位置和资料进行绘填，按国际统一规定格式，立即将气象电码译成数字或符号填在天气图底图上的相应位置上；第三：天气图分析，在填好的天气图上，绘制各种的等值线，并标注天气系统符号和天气区等。这样就产生一张可供海上天气预报用的天气图，特别注意的是各种等值线是用计算机和人工同时绘制进行比较而得来的，各种天气系统符号和天气区为人工绘制。而预报图都是由计算机绘制得来的，即就是各数值预报产品。所以
8、船舶驾驶员尽可能使用数值产品，来制作出简易航线天气预报，使船舶在海上安全、经济和环保航行。用于绘制天气图的观测资料要满足同时性、代表性和准备性三个条件。所以，就要求气象观测台站，特别是海上船舶观测站在水文、气象观测时，具有认真、负责、真实的态度。严格执行GB观测规范，做好海洋水文气象的测报工作，使海上天气预报更准确，使海上航行的船舶更安全。四、地面分析图和低纬度流线图1 地面分析图AS图（Surface Analysis）将地面气象要素按照统一的格式，见图12.8所示，填写到天气图底图上就形成的地面天气图。地面天气图简称地面图（AS），除了填写地面和海平面观测记录外，还填有一部分高空气象要素的
9、观测记录，如云等。此外，还填写有一些反映最近时段内气象要素变化趋势的记录，如三小时变压（P3）、海平面气压变化倾向、最近6小时内出现过的天气现象等。另外海平面上的气象素包括气温、露点、风向、风速、海平面气压和天气现象。所以地面天气图是天气分析和预报中最基本的很适用的综合性天气图，分析的内容一般包括：等压线、等三小时变压线、风场情况、锋面和天气区等。通过对地面图的分析，可以了解地面天气系统和天气现象的分布和历史演变情况，从而推断出未来航线上的天气情况和变化。地面分析图的实例见第12章第三节中ASAS图图12.8地面天气图的填图格式1）海平面气压场的分析海平面气压场的分析，就是按规定在地面图上绘制
10、等压线，等压线绘出后，就能清楚地看出海平面高度上气压系统的分布情况。等压线（Isobar）shi 用黑色实线绘制。我国规定一般每隔2.5hpa或5.0hpa画一条等压线，按995.0,997.5,1000.0,1002.5等数值线序列绘制等压线；在冬季时北半球欧亚地面天气图上气压梯度很大时，则用5.0hpa画一条等压线，按995.0,1000.0,1005.0,1010.0等数值序列绘制；像日本、美国和英国等国家常每隔4.0hpa画一条等压线，按992,996,1000,1004等数值序列绘制。等压线绘制完毕后，确定高、低压天气系统中心时，高压，国际上用“H” 表示，我国用“G”表示，都用蓝色
11、；低压，国际上用“L”表示，我国用“D”表示，都用红色，对热带气旋也用红色的 或T表示。高、低压中心强度数值，一般为整数，用黑色醒目地标注在H或L的下方。2）等3小时变压量的分析P3在地面图上通过分析等三小时变压量线，可以了解等三小时变压量的分布情况。由各地三小时变压线，一般用虚线表示，通常每隔1.0hpa分析一条，要标注每条等值线的数值和气压中心的最大变压值，并在正、负变压中心前分别加注正号（蓝色），负号（红色）。三小时变压量的值是过去三小时内海平面气压变化的综合反映，在一定程度上可以指示未来短时时间内气压变化的趋势。因此等三小时变压量的分析有助于确定锋面性质和位置，亦可作为预报气压系统和锋
12、面移动方向的重要依据。3）锋线的分析锋是重要的天气系统之一，在地面图上锋表现为锋线，在其两侧气象要素的分布常具有不连续的特征，即有突变现象。据此在地面图上可分析出锋线的位置、性质和强度等。各种锋线用不同的符号或颜色表示，如图12.1所示。表12.1各种锋的符号4）天气现象的分析为使各种主要天气现象的分布一目了然，在气象台的地面分析图上，还用不同颜色铅笔勾画出大风、雾、降水、沙暴、吹雪等重要天气现象（Weather Phenomena）的区域。见表12.2所示。表12.2重要天气区的表示方法2. 低纬度流线图（Streamline Chart）在赤道附近和低纬度地区，空气运动不遵从地转平衡关系，
13、并且气压日较差通常比实际变化大，往往掩盖了天气系统活动所引起的气压非周期变化。因此低纬度地区以流线分析代替等压线分析比较恰当。1）流线的概念和表示方法在同一时刻，若一条曲线上任意一点的切线方向都与该点风向一致，则该曲线称为流线（Streamline），即在流线上各点的风向与流线相切。在流线图上，用常箭头的黑色曲线表示流线，箭头方向为气流方向。流线有下列特点：流线不能交叉，但可以分支；既能起止于流线图的边缘，也可起止于风向有急剧变化的地方;风速大的地方，流线密集分布，风速小的地方，流线分布比较稀疏。2)流线图上常见的水平流场型式平直流线与波状流线流线中最常见的是平直流线和波状扰动流线，见图12.
14、9所示。平直流线是由一束接近于平行，略有弯曲的流线组成的。波状流线相当于气压场中的波状低压槽和高压脊，反映了低纬大气中的波动扰动。图12.9平直流线与波状流线渐近线渐近线是指流线分支或汇会的线，想当于数学中的渐近线，当流线离开它时，流线呈辐散状，称为辐散渐近线，如图12.10.c所示。当流线处于趋近它时，流线呈辐合状，则称为辐合渐近线，见图12.10.d所示。辐合渐近线往往与一些活跃的对流天气区相联系，天气区一般出现积云、积雨云、阵风、阵雨等云和天气。图12.10渐近线奇异点奇异点是流场中的静风点，在此点上风速为零，没有风向，其附近风速也较小。通过该点可画出一条以上的流线。奇异点可分为尖点、涡
15、旋（汇、源）和中性点。尖点：尖点是波动向涡旋发展的过渡型式，其生命史一般很短，在实际工作中常因资料不足而难以分析出来。如图12.11所示，是表示在东西方向气流中的气旋性和反气旋性的尖点。图12.11尖点涡旋：涡旋的流型包括流入气流、流出气流、气旋式气流和反气旋式气流等多种型式。通常地面流场中主要有两种涡旋，即：辐合型的气旋式涡旋和辐散型的反气旋涡旋。分别以符号“ C ”和“ A ”表示，它们相当于气压场中的低压和高压。这处具有辐合点（汇）或辐散点（源）的流场，也称为单汇辐合流场或单源辐散流场 ，见图12.12所示。图12.12涡旋的种类中性点：二条辐合渐近线与二条辐散渐近线的交点称为中性点，它
16、相当于海平面气压场中的鞍形场，见图12.13所示。图12.13中性点五 . 高空天气图（Upper Chart ,Isobaric Chart）高空天气图，在实际工作中普遍采用的是等压面图。将各等压面的观测资料填写在天气图底图上，填图格式见图12.14所示，就构成了等压面图。航海上常用的标准等压面图通常有850hpa，700hpa和500hpa三种，它们所对应的平均高度分别为1500米，3000米和5500米。高空等压面图上一役分析等高线、等温线、槽线、脊线和切变线，它能清楚得反映高空气压系统和温度场的分布，还可以对天气系统的空间结构作进一步的分析研究。因此，它也是日常工作中的一种基本天气图。图12.14高空天气图填图格式1 . 等高线（Conto
