天气预报的原理和方法

天气预报的原理和方法是什么

天气预报的原理和方法是什么？天气预报是根据气象站观测的数据来实现的，气象站越多，预报越准确。今天小编整理了天气预报的原理和方法供大家参考，一起来看看吧!

天气预报的原理和方法是什么

天气预报是以大气科学理论为依托,以各种气象探测手段为基础,以数值天气预报为核心,依靠预报人员的综合判断分析,最终形成的。天气预报，又称气象预报（测），是指使用现代科学技术对未来某一地点地球大气层的状态进行预测。从史前人类就已经开始对天气进行预测来相应地安排其工作与生活（比如农业生产、军事行动等等）。

今天的天气预报主要是使用收集大量的数据（气温、湿度、风向和风速、气压等等），然后使用对大气过程的认识（气象学）来确定未来空气变化。由于大气过程的混乱以及今天科学并没有最终透彻地了解大气过程，因此天气预报总是有一定误差的。

我国中央气象台的卫星云图，就是从“风云一号”等气象卫星摄取的。利用卫星云图照片进行分析，能提高天气预报的准确率。天气预报就时效的长短通常分为三种：短期天气预报（2～3天）、中期天气预报（4～9天），长期天气预报（10～15天以上）。中国中央电视台每天播放的主要是短期天气预报。

天气预报的具体方法是什么

目前气象台使用的天气预报方法，大体分为三类，即天气图法、数值预报法和数理预报法等。天气图法和数值预报法主要用于短期预报，近年来也在向中期预报方向延伸。数理统计预报法主要用于长期预报，近年来也向短期预报方面发展。在实际预报工作中三种方法是相互结合、相互补充使用的。

1、天气图预报法

天气图预报法是出现最早的一种天气预报方法，目前仍然是大多数气象台采用的主要的方法。天气图法是以天气图为基本工具的预报方法。它从同一时刻的各层天气图上分析出天气系统及其结构和天气状况，又从前后连贯的几个时刻天气图上判断出这些天气系统的生成、移动、发展、消亡等等变化，以及各个天气系统之间的相互关系。根据这些分析，应用天气动力学原理来预测各个天气系统的未来演变，作出天气形势预报。再依据天气形势的可能演变趋势作出温度、气压、风、云、降水等等气象要素和天气现象的预报。

在天气预报过程中除了遵循天气学的分析原则以外，还与预报员的实践经验有很大关系。因而天气图预报法带有一定的主观成分，预报的精确度受到一定的限制，它属于半经验性的预报。在实际工作中经常使用的方法，一般是经验方法，如外推法、引导气流法及历史资料的应用等。

（1）外推法。天气形势的发展一般都在一定时间内具有一定的持续性。因此，可以把天气系统和锋面、气旋、反气旋和高空槽脊等的过去演变趋势外延至以后一段时间，以推测天气形势的未来变化。这种方法，叫外推法。

天气系统的移动和强度变化均可用外推法。但外推法只有在引起天气系统变化的因子作用较小的情况下，预报效果才比较好。实际上，天气形势往往会发生较大的变化，特别是当天气系统消失或新生时，使用外推法进行天气预报就会遭到失败，因而外推法也不能作出较长时间的预报。

（2）引导气流的应用。地面上的浅薄系统（如冷高压、成熟时期的气旋等）的移动方向与高空某一高度的气流方向一致。移动速度与该高度上的风速成一定的比例。这个高度上的气流，成为引导气流。地面系统移速与其上空引导气流速度的比值，称为引导系数。

引导气流层的高度一般在700~500hPa之间，在我国以用500hPa为好。在一般情况下，地面系统中心移速为500hPa地转风速的0.5~0.7倍。

引导气流方法对浅薄系统移动的预报效果比较好，对地面系统加深后预报效果就比较差，这时应该使用其他方法进行预报。

另外，在使用这种方法时，必须注意山岭对地面系统移动的阻挡和动力作用，同时，也应注意引导气流本身也是在变化着的。

（3）历史资料的应用。在应用历史资料，一般应用采用下列三种方法：

Ａ相似形势法：如果前几天的天气图与天气形势变化，这种方法称为相似形势法。但在实际的天气形势变化过程中，没有完全相同的变化，因此不但要找出相似的情况，还要找出其不相似之处，找出各自的特殊情况，分析其内因和外因，结合起来对预报进行订正。

Ｂ模式法：将历史上许多相似的天气加以综合分析，归纳出若干典型的天气模式。在预报时，见当时的天气形势同天气模式，找出某一相似模式，依照该模式的变化规律来预报未来天气形势的变化。

Ｃ统计法：将大量的历史气象资料，运用统计方法，统计出各种天气系统的移动路径、速度、中心强度等依据，以便预报时参考。目前统计预报在气象台天气预报中广泛应用。

（4）卫星云图的应用。

2、数值预报法

数值预报法是以大气运动的动力学和热力学为基础，应用计算机进行数值计算的一种预报方法。

数值预报法目前主要用于天气形势预报。它应用动力学和热力学的基本原理来描述大气运动状态，把影响大气变化的各种物理过程，特别是主要过程列出一组控制方程，然后把各地区个层次上的初始观测数据和分析结果输入计算机，对方程组按时间步长进行反复求解，进而得出未来时刻各个地点，各个层次上的等压面高度、温度、湿度和风速矢量的三个分量U、V、W的预报值，并自动填绘在图上，成为一张未来24小时或48小时后的天气形势预报图。数值预报法的最大优点是客观化和定量化，但是大气运动异常复杂，在目前计算机容量和速度有限的情况下，需要对预报方程组适当简化，而简化的方程组的预报结果与实际情况往往出现一些差距，不可能预报的十分精确，而且只能反映大 尺度系统的主要活动和演变，对中小尺度系统的活动和一些次要的过程预报不出来。数值预报的时间不能外延太长，延续时间越长，预报的结果与实际出入就越大。

3、数理统计预报法

数理统计预报，简称统计预报，是通过对历史资料进行统计分析，找出预报量与已知量间的关系，进而归纳出预报模式而作出定量或定性预报方法。统计预报把概率论作为理论基础，把预报对象看成随机现象。因而统计预报的结论只是概率上达到某种可以置信的程度，而并不保证任何时候都一定这样。它属于非确定性预报，与数值预报法有本质区别。

统计预报成败的关键在于预报因子的选择。一般来说，好的预报因子不但与预报量在统计上有较高的相关关系，而且从天气学理论上说，与预报量之间也应有比较明确的物理关系。

统计预报除了将预报量资料与预报因子资料作相关系统计外，对预报资料还要进行一系列气候统计，包括预报对象在历史上的平均值、极大值、极小值，在某一时期内出现的频数、频率，最大可能出现的时间等等，从而了解该预报对象出现的一般可能性。

今年来，把统计预报法与数值预报法相结合，做出气象要素预报，取得较好效果。这种方法称为模式输出统计预报，简称MOS法。

天气预报准确率

尽管有时会在预报气压系统移动速度和方向上有些误差，但是大多数情况下还是能告诉人们明天是冷或暖，下不下雨等。这其中一个主要原因是，现代天气预报有了卫星、雷达以及几乎覆盖全世界的天气观测网，因此不难看到气旋、反气旋、锋面、台风等带来天气变化的气压系统。一般而言，天气系统的生命史为3天~5天，通过卫星、雷达、天气图，一般均可看到未来1天~2天内可能影响我国的天气系统。同时，又有大型计算机能够利用数值预报模式预报这些气压系统的发展变化，所以总体而言，天气预报是有良好的科学及技术基础的。

在天气预报理论研究中，这个问题叫做“可预报性”，也就是天气预报的理论上限。目前各种研究都证明上限大约是2周~3周。但是在当前的科技水平下只能做到10天。而且10天之中也只有前5天~6天才能有足够的准确性，后几天的预报仅供参考而已。

尽管我们现在的天气预报准确率比过去大大提高了，但大气系统毕竟是一个非常复杂的体系，天气预报不准仍无法避免。

天气预报种类一、时间范围

也就是按天气预报的时效长短，可分为：

1、短时预报。根据雷达、卫星探测资料，对局地强风暴系统进行实况监测预报未来1～6小时的动向。

2、短期预报。预报未来24～48小时天气情况。

3、中期预报。对未来3～15天的预报。

4、长期预报。指1个月到1年的预报。

5、超长期预报。预报时效1～5年的。

6、气候展望。10年以上的。

天气预报种类二、覆盖地区

根据覆盖地区来预报范围，可将天气预报分为：

1、大范围预报。一般指全球预报、半球预报、大洲或国家范围的预报。主要由世界气象中心、区域气象中心及国家气象中心制作。

2、中范围预报。常指省（区）、州和地区范围的预报，由省、市或州气象台和地区气象台制作。

3、小范围预报。如一个县范围的预报、城市预报、水库范围的预报和机场、港口的预报等，这些预报由当地气象台站制作。