天气预报是怎么“算”出来的
1854年11月14日,风暴突然袭击黑海,风速达每秒30米,海上掀起巨浪,英法联军舰队正在海上协助土耳其同俄国作战,几乎全军覆灭。后来,法国军队的作战部要求巴黎天文台台长勒佛里埃研究风暴的来龙去脉。他分别写信给各国的天文、气象工作者,要求他们提供这次风暴发生前后几天里的气象情报,收到了250封回信。根据这些报告分析,原来这次风暴来自大西洋,自西向东吹向黑海,出事前两天,西班牙和法国首先受到影响,如果那里设有气象台、站,而那时已有了电报,如果把风暴的消息早日电告英法舰队,就可以减少损失。
1855年,勒佛里埃在法国科学院作报告说,如果建立了气象站网,用电报集中到一个气象总台,分析绘制成天气图,就可能推断出风暴的行踪。当时,社会上需要有关气象消息,法国于1856年成立了世界上第一个正规的天气预报服务系统,这比用谚语作预报又大大前进了一步。
1856年,巴黎的气象局每天都印制出当天的天气图。1863年开始,在报刊上开始刊登天气预报。很快,在欧洲其他国家也开展了气象工作,从1914年开始,又将各国资料汇集在一起,绘制出全欧洲的统一的天气图。
到了20世纪40年代,无线电探空仪被发明和应用后,从此除了同时汇集的各地气象站、台的地面资料,又增加了高空气象资料。有了高空天气图,就出现了气压场为中心的长波理论和气压系统的发展理论,它可以作出未来3~5天天气状况的预报。
挪威气象学家维?比扬克尼斯首次尝试把天气预报问题变成数学问题,由于工作十分艰巨,没能实现。后来,英国数学家里查逊组织人力,花了九牛二虎之力才算出24小时的预报。由于计算过于简单,效果也不好。里查逊说,如果要同天气“比赛”,每天大约要几万人日夜不停地计算才行。从此,就再没有人去用数学来求解计算了。
电子计算机出现了,计算速度真神。几万人一天的工作量,用电子计算机来计算,只要几分钟就解决问题啦。从此,气象学家越来越完善了预报方程。在方程中,既考虑到大陆,也考虑到海洋;不仅考虑到平原、高山,还考虑到高空。20世纪50年代起,气象学家实现了一种新型的预报方法——数值天气预报。它完全由电子计算机计算作出预报。它既可以测算未来12小时、24小时、48小时的短期天气,也可以预报5天、10天、15天的中期天气。气象学家甚至利用新发现的大气中的一种特长的慢波,通过精密计算预报未来一个月、两个月、三个月甚至更长时间的天气。
大家每天都会看天气预报,相信大家心中总会有这样的疑问:天气预报到底是怎么做出来的呢?
其实它是计算机“算”出来的。天气预报员先用计算机解出描述天气演变的方程组,“算”出未来天气;再通过分析天气图、气象卫星资料等,结合积累的经验,做出未来3天至5天的具体天气预报。
要把数值天气预报需要的数学方程组合求解出来,是件十分费劲的事。英国数学家里查逊写了《利用数值方法做天气预报》一书,讲述计算的过程。为求得准确的数据,他在1916年至1918年组织大量人力进行了第一次数值预报尝试。这一次的预报计算,许多人用手摇计算机进行了12个月才完成——要得到未来24小时的预报,如果一个人日夜不停地进行计算,需要算6.4万天,也就是175年。也就是说,想跟上变化多端的天气,需要一个6.4万人一块儿工作的计算工厂,才能把24小时的天气预报计算出来。
在里查逊开展这一实验后的第20个年头,世界上第一台电子计算机问世。1950年,美国科学家第一次成功做出了500百帕天气形势的36小时预报。从那以后,一些国家相继将这一先进的天气预报方法——数值预报引入到实际业务中。
在1950年美国人恰尼、冯·诺依曼首次用电子计算机制作以大气动力学为基础的数值天气预报后,数值天气预报逐步发展成为天气预报的主要方法。
我国为提高数值天气预报水平,早在1985年就开始和美国克雷公司接触,希望引进这台超级计算机。由于国外对这种高精尖技术管控严格,与克雷公司经历了近10年共48次谈判,终于在1994年把这个“大家伙”请回国。当年把这台计算机购置回来时,美国还专程派了两个专家24小时跟踪以防止我国将其用于军事方面。
从上世纪60年代开始,伴随着计算机运算速度的提高,数值天气预报有效预报时效每10年增加1天,在这个过程中,数值天气预报超过了预报员预报的能力,并在20世纪末逐渐成为各时段气象预报的主要依据。
最传统的数据是气压、温度、风速、风向、湿度等数据。由专业人士、爱好者、自动气象站或浮标在地面或海面收集。世界气象组织协调数据收集的时间并制定标准。这些测量每小时(METAR)或每六小时(SYNOP)进行一次。
气象数据变得越来越重要。气象卫星可以收集世界各地的数据。他们的可见光照片可以帮助气象学家研究云的发展。他们的红外数据可以用来收集地面和云顶的温度。通过监测云的发展,我们可以收集云边缘的风速和风向。但是气象卫星的精度和分辨率还不够好,所以地面数据还是很重要的。
数据同化
在数据同化过程中,收集的数据与用于预测的数字模型相结合,以产生气象分析。它是对大气状态的最佳估计,是温度、湿度、气压、风速和风向的三维表示。
数据天气
根据物理学和流体力学的结果计算大气随时间的变化。
输出处理
模型计算的原始输出通常可以在变成天气预报之前进行处理。这些处理方法包括利用统计学原理消除已知模型中的偏差,或者参考其他模型的计算结果进行调整。
重要工具
天气预报的重要工具是天气图。天气图主要分为地面和高空。天气图上密密麻麻地写满了各种天气符号,都是根据各地的天气代码翻译后填写的。
每个符号代表一种特定的天气。
代表云的符号,如卷云、卷积云、卷层云、高积云、雨层云、积雨云等。
表示天气现象的符号有:雷暴、龙卷风、大雾、连续大雨、小雪和小阵雨等。
此外,还有表示风向、风速、云量、气压变化的符号。
所有这些符号都以统一的格式填入各自的地理位置。这样,在一个广阔的区域内同时观测到的所有气象要素,如风、温度、湿度、气压、云、阴、晴、雨、雪等。,可以填写在天气图中。从而形成代表不同时间的天气图。有了这些天气图,预报员可以进一步分析处理,用不同颜色的线条和符号显示分析结果。
地面天气图的分析内容包括:圈出重要天气现象(如降水、大风、暴风雪等)的区域范围。),画出冷锋、暖锋、准静止锋的位置,画出全图的等压线,标出低压和高压的中心和强度。经过这样的分析,我们可以从图中清楚地看到当时的气压情况:哪里是高压,哪里是低压,哪里是冷暖空气的对抗区。
高空天气图中填充的气象要素是同一等压线面上所有点的高度,所以通过分析画出相隔一定值的等高线。等高线画出来后,我们就可以看到当时的气压情况:哪里是低压的槽,哪里是高压的脊。然后画等温线,标出冷暖中心。从冷暖中心、低压槽、高压脊的配置,预报员可以对未来的气压形势作出大致的判断。
随着气象科学技术的发展,一些气象台站利用气象雷达、气象卫星、电子计算机等先进的探测工具和预报手段,提高气象预报水平,取得了显著成效。据介绍,自1966年以来,世界各地热带海洋的台风几乎都逃不过气象卫星的“眼睛”。卫星云图对于监测和早期发现大风暴和严重灾害性天气是有效的。
制造工艺
①根据有关部门提供的资料,在电脑上制作全国气象形势图(即天气预报节目的背景图)。
②主持人站在一块蓝屏前“点”讲解天气(主持人掌握每个区域位置的秘诀只有一个——死记硬背)
③影视中心进行图像合成,在电脑上将流程②中的蓝屏替换为流程①中的图表;
④影视中心将完成的节目传送到中央电视台。
大家每天都会看天气预报,相信大家心中总会有这样的疑问:天气预报到底是怎么做出来的呢?
其实它是计算机“算”出来的。天气预报员先用计算机解出描述天气演变的方程组,“算”出未来天气;再通过分析天气图、气象卫星资料等,结合积累的经验,做出未来3天至5天的具体天气预报。
要把数值天气预报需要的数学方程组合求解出来,是件十分费劲的事。英国数学家里查逊写了《利用数值方法做天气预报》一书,讲述计算的过程。为求得准确的数据,他在1916年至1918年组织大量人力进行了第一次数值预报尝试。这一次的预报计算,许多人用手摇计算机进行了12个月才完成——要得到未来24小时的预报,如果一个人日夜不停地进行计算,需要算6.4万天,也就是175年。也就是说,想跟上变化多端的天气,需要一个6.4万人一块儿工作的计算工厂,才能把24小时的天气预报计算出来。
在里查逊开展这一实验后的第20个年头,世界上第一台电子计算机问世。1950年,美国科学家第一次成功做出了500百帕天气形势的36小时预报。从那以后,一些国家相继将这一先进的天气预报方法——数值预报引入到实际业务中。
在1950年美国人恰尼、冯·诺依曼首次用电子计算机制作以大气动力学为基础的数值天气预报后,数值天气预报逐步发展成为天气预报的主要方法。
我国为提高数值天气预报水平,早在1985年就开始和美国克雷公司接触,希望引进这台超级计算机。由于国外对这种高精尖技术管控严格,与克雷公司经历了近10年共48次谈判,终于在1994年把这个“大家伙”请回国。当年把这台计算机购置回来时,美国还专程派了两个专家24小时跟踪以防止我国将其用于军事方面。
从上世纪60年代开始,伴随着计算机运算速度的提高,数值天气预报有效预报时效每10年增加1天,在这个过程中,数值天气预报超过了预报员预报的能力,并在20世纪末逐渐成为各时段气象预报的主要依据。
根据卫星云图、各种数据进行分析,然后算出来的。
天气预报怎么算出来的
其实它是计算机“算”出来的。天气预报员先用计算机解出描述天气演变的方程组,“算”出未来天气;再通过分析天气图、气象卫星资料等,结合积累的经验,做出未来3天至5天的具体天气预报。要把数值天气预报需要的数学方程组合求解出来,是件十分费劲的事。英国数学家里查逊写了《利用数值方法做天气预报》一...
天气预报是怎么“算”出来的
根据物理学和流体力学的结果计算大气随时间的变化。输出处理 模型计算的原始输出通常可以在变成天气预报之前进行处理。这些处理方法包括利用统计学原理消除已知模型中的偏差,或者参考其他模型的计算结果进行调整。重要工具 天气预报的重要工具是天气图。天气图主要分为地面和高空。天气图上密密麻麻地写满了各种...
现在的天气预报是人推算出来的还是气象设备检测出来的?
是人收集数据,电脑分析得出结果.全国各地的气象工作者每两个小时把一个氢气球放上天空,下面悬挂着一个收集数据的设备,收集好了卫星发射到总部,然后电脑分析数据.
天气预报是如何做出来的
天气预报的过程是从收集气象数据开始的。这些数据从地面到高空,从陆地到海洋,通过全方位、多层次的观测大气变化,然后迅速汇集起来。这些数据对于后续的天气预测至关重要。计算机在天气预报中起到了关键作用。它将收集到的数据进行处理和运算,生成天气图、数值预报图等产品,这些产品为预报员提供了准确的预...
天气预报数据如何得到的
第四是用计算机进行数值天气预报。根据大气的实际情况,通过计算求解天气的演变情况,预报未来天气,这种方法被称为数值天气预报。第五是进行天气会商。天气预报的方法很多,用多种方法做出来的预报不可能完全一致,这就需要根据最新资料进行“会诊”。天气会商就是让各种意见充分发表,互相启发,达成一致,作出...
天气预报是怎么预测出来的
天气预报,是把近期的大气变化规律数据,通过计算机算出的天气数据。天气预报则为天气预测,是通过各种数值变化而对未来天气进行预估的数据,由于大自然变幻莫测,“天气预报”确实存在一定的地区差异性,难免会出现不准确。传统的天气预报,是通过天气图(地面天气图和高空天气图)来对天气进行预测,由于设备...
天气预报是怎样测量出来的
天气预报是根据大气科学的基本理论和技术对某一地区未来的天气作出分析和预测,它是根据对卫星云图和天气图的分析,结合有关气象资料、地形和季节特点、群众经验等综合研究后作出的。未来天气形势预报的方法可分为两大类:一类是数值预报方法,即直接积分大气方程组或其简化方程组,按所得结果对未来的气压场...
天气预报是怎么报出来的?
天气预报就是应用大气变化的规律,根据当前及近期的天气形势,对未来一定时期内的天气状况进行预测。它是根据对卫星云图和天气图的分析,结合有关气象资料、地形和季节特点、群众经验等综合研究后作出的。如我国中央气象台的卫星云图,就是我国制造的“风云一号”气象卫星摄取的。利用卫星云图照片进行分析,能...
天气是怎样预测出来的?
若靠人工求解则需几百人用几个星期的时间内才能完成。这时已不是天气预报了,已经变成了天气报告了。现在有了电子计算机,这一工作已由计算机来担任了。只要几分钟时间就可完成任务了。 每天中央电视台的天气预报就是由国家气象局利用两台大型计算机计算后得到的 ...
天气预报是怎么做到的?
现在天气图的绘制和分析都由计算机来完成。另一种是数值预报方法,它是随着计算机技术的进步而逐步发展起来的,它做出的天气预报是靠计算机算出来的。由于大气的运动遵循一些已知的物理定律,根据这些定律,可以将大气运动状态写成一组偏微分方程,只要给出初值(大气的当前状况),就可以求解出方程组随时间...