预测天气的方法

每晚七点三十分中央电视台的天气预报节目深受人们关注。如今，走过近40年的电视天气预报节目种类丰富，覆盖面广，在高性能计算机、数值天气预报、卫星遥感、多普勒雷达等丰富信息资源和服务产品资源的支撑下成为了气象信息传播、预警预报发布、气象科普宣传的重要渠道。

天气预报节目发展

1980年7月7日：中央气象台首次与中央电视台合作，正式在新闻联播中播天气预报

1983年8月：中央电视台正式开播电视天气预报

1987年1月1日：CCTV-9英语新闻天气预报节目开播

1993年3月1日：中央电视台新闻联播天气预报节目开始上主持人。赵红艳、宋英杰等迅速成长起来

1994年：首推三维动态天气符号，色彩丰富的天气图，卫星云图及城市景观

1994年5月1日：CCTV-4中国新闻天气预报节目开播

2001年4月：建成新一代数字化电视天气预报制作系统，制作平台从模拟技术转化为数字化技术，达国内先进水平

2003年3月3日：天气预报时效延长到72小时

2004年：增加了最高气温预报和针对重大影响天气的五天天气预报。

2004年5月3日：开播了新版主持人《英语天气预报节目》（聘用外籍主持人）

2005年1月18日：首次利用FY-2C气象卫星的监测资料，向社会公众发布了空间天气预警。

2011年1月1日：澳亚卫视《出门看天气》正式开播。澳亚卫视主要覆盖中国港澳、珠三角地区

2014年：全国31个省自治区直辖市气象局的天气预报电视节目达到近500个

2016年：新闻联播后的天气预报结束语变成：“了解更多天气，请扫描屏幕上方的二维码”。

天气预报如何实现？

现代天气预报背后有5大科技支撑系统。

一是全球气象观测系统。世界气象组织在全球建立了1万多个地面观测站和1000多个高空探测站，此外还有无数的自动气象站、气象雷达站，更有气象卫星昼夜不停地探测大气变化，发送卫星云图等信息。

二是全球气象通信系统。由世界性、区域性及各国的气象中心组成，负责气象资料的收集和传输。北京是亚洲区域气象中心之一。

三是计算机与资料加工处理系统。运用世界上最先进的巨型计算机，对通信系统收集的地面、高空观测资料、卫星资料及雷达资料等进行分析，制作出多种预报专用图表。

四是数值预报产品制作系统。由国家气象中心做出全球、东亚地区各种数值预报产品，再传输到全国各省市气象台。

五是综合预报制作系统。预报员通过人机交互工作站，调阅大量图表及预报产品，如高空天气图、地面天气图、各种数值预报方法做出的降水和气温等要素预报产品以及最新的卫星、雷达图像等，进行综合分析判断，对天气作出预测，并通过大众媒体发布出去，就是人们看到的“天气预报”。

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。

天气预报的内容和时效

目前天气预报包括天气形势预报和气象要素预报两部分，前者对天气系统(高压、低压、槽脊、锋面等等)的移动、强度变化和生成、消亡的预报；后者是对气温、气压、湿度、能见度、风、云江水等等气象要素和天气现象的预报。两者密其相关，天气形势是预报气象要素的基本依据。

预报时效包括短时预报、短期预报、中期预报和长期预报。通常称时效在几个小时内的预报为短时预报，时效1~3天的预报为短期预报，时效为3~10天的预报为中期预报，时效10天以上的月、季年预报为长期预报，也有人把一年以上的预报成为超长期预报。时效越短的预报，要求预报的越准确。

天气预报方法

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。