漫談天氣預(yù)報-學(xué)點(diǎn)戶外探險天氣預(yù)報知識

（二）：如何做天氣預(yù)報

1.天氣預(yù)報分類

一般說來，天氣預(yù)報按照時間長短來分，可以分為臨近天氣預(yù)報（一天內(nèi)）、

短期天氣預(yù)報（1～3天）、中期天氣預(yù)報（4～10天）和長期天氣預(yù)報（一月內(nèi)）；按照空間尺度來分，可以分為全球天氣預(yù)報、半球天氣預(yù)報、國家天氣預(yù)報和局地天氣預(yù)報；按照需求來分，可以分為登山、熱氣球、航空、航天等天氣預(yù)報。

由于各種天氣預(yù)報的要求不同，因此它們的天氣預(yù)報思路和方法也有所不同。

對于大范圍的天氣預(yù)報，目前，世界各國都采用數(shù)值天氣預(yù)報為主要手段。全球數(shù)值天氣預(yù)報是建立在全球共享氣象資料的前提下來實(shí)現(xiàn)的。每天，全球各地觀測的各種氣象資料都會發(fā)送到世界氣象組織，全球共享；世界各數(shù)值預(yù)報中心或各國數(shù)值預(yù)報中心根據(jù)全球氣象資料所做的全球天氣預(yù)報也是全球可以共享的。因此，世界上一些小國家可以接收其所信賴的數(shù)值天氣預(yù)報中心的預(yù)報結(jié)果，作為其國家天氣預(yù)報的基礎(chǔ)。

可見，大范圍的天氣預(yù)報是專業(yè)性的天氣預(yù)報，是由氣象學(xué)家中的專門從事天氣預(yù)報的專家去完成的。另外，有些特殊目的需求的特殊天氣預(yù)報，也是要專門從事特殊天氣預(yù)報的專家來完成。

要做好天氣預(yù)報，下面這些知識必須具備。

2.影響天氣的主要大氣環(huán)流系統(tǒng)

由圖4可以看出，北半球大氣環(huán)流系統(tǒng)錯綜復(fù)雜，高低系統(tǒng)錯綜交替，難以辨認(rèn)。

然而，你仔細(xì)辨別，不外兩種環(huán)流系統(tǒng)：高壓和低壓（圖5）。

大氣環(huán)流系統(tǒng)在空間上停留的穩(wěn)定與否，極大程度上影響天氣狀況。例如，2016年1月下旬我國極低的氣溫狀況就是與北半球大氣環(huán)流的某種穩(wěn)定分布密切相關(guān)：如圖6，在這段時間，東亞地區(qū)為一個穩(wěn)定的大低壓環(huán)流控制，北極地區(qū)的冷空氣源源不斷地影響我國地區(qū)，形成了長期寒冷的天氣（圖6）。

圖4.  難以認(rèn)識的大氣環(huán)流系統(tǒng)變化

圖5.  簡單的高壓和低壓系統(tǒng)

圖6.  2016年一月下旬，形成我國極低氣溫的北半球大氣環(huán)流

3.適宜于中高緯度天氣預(yù)報的極鋒理論

“極鋒理論”是挪威氣象學(xué)家皮葉科里斯（Bjerknec）首先提出來的，它是研究預(yù)報中高緯度（大于30緯度的地區(qū)）的溫帶氣旋生命史的理論。

研究表明，當(dāng)外力引起極鋒面上產(chǎn)生波動（小擾動），且波動頂部附近的氣壓下降時，若波動不穩(wěn)定，其振幅將隨時間增大，波動頂部附近氣壓繼續(xù)降低，直至形成閉合的低氣壓--氣旋，達(dá)到溫帶氣旋的成熟階段，之后，逐漸錮囚和消散。就是說，溫帶氣旋的生命史包括初生、成熟、錮囚和消散四個階段。

極鋒理論把鋒面分為暖鋒和冷鋒。所謂鋒面是大氣密度不同的氣團(tuán)之間的狹窄過渡帶。所謂氣團(tuán)，是指大氣溫度、濕度等物理性質(zhì)水平分布比較均勻的大范圍（幾百到幾千千米）空氣塊；一般分為暖氣團(tuán)和冷氣團(tuán)。凡是由暖氣團(tuán)推動冷氣團(tuán)移動的叫暖鋒，反之，由冷氣團(tuán)推動暖氣團(tuán)移動的叫冷鋒（圖7）。

暖鋒過境時的云系變化規(guī)律對于中高緯度的天氣預(yù)報有較好的指示意義（圖8）：在中高緯度，當(dāng)看見系統(tǒng)的鉤卷云布滿可見天空的六成以上時，一般其后面的云系演變是：卷層云、高層云、層云、雨層云，帶來大的降水。從看見鉤卷云開始到降水開始時間間隔大約24小時。

圖7. 冷鋒與暖鋒過境時的天氣變化示意圖

圖8. 暖鋒過境時云系演變

例如，2006年7月18日，我與中國科學(xué)院老科學(xué)家科普演講團(tuán)近10名團(tuán)員應(yīng)邀來內(nèi)蒙師范學(xué)院科普講座，以慶祝該校建校50周年。

22日9時10分，我們準(zhǔn)備進(jìn)入內(nèi)蒙師范學(xué)院成立50周年的會場時，我看見在呼和浩特市上空出現(xiàn)規(guī)則的鉤卷云，非常漂亮（照片3），我不斷地拍照鉤卷云的照片。

師范學(xué)院校長陳中永好奇地問我：“高教授，這種云有什么天氣預(yù)報意義嗎？”

“應(yīng)該有??！”我一邊拍照一邊回答。

“會下雨嗎？”陳校長進(jìn)一步問。

“這大概是昨天陳校長聽了我的《親近地球三極》報告中關(guān)于珠峰登山天氣預(yù)報的反響吧”我想，“校長是要檢驗(yàn)我的天氣預(yù)報吧”。

陳校長這樣一問，我認(rèn)真了。趕忙去一處更開闊的地方，仔細(xì)觀測鉤卷云的分布狀況和分布范圍，發(fā)現(xiàn)百分之六十以上的天空分布有標(biāo)準(zhǔn)的鉤卷云?！斑@應(yīng)該有天氣預(yù)報指示意義”我想。然后認(rèn)真地回答陳校長說，“看來，明天中午前后，呼和浩特很可能有大雨?！?/span>

結(jié)果是：2006年7月23日12:00～13:10，呼和浩特市雨量21毫米，雨區(qū)從西部直到市區(qū)；當(dāng)天17時左右在呼和浩特市西出現(xiàn)乳房狀積雨云（照片4）；   北京市當(dāng)日17～19時，也出現(xiàn)大雨。

照片3. 2006年7月22日9時10分，呼和浩特上空的鉤卷云

照片4.  2006年7月23日17:10，呼和浩特天空的乳房狀積雨云

2010年7月30日5～6點(diǎn)，我和劉麗與北京的高中生在北極格陵蘭科普考察，看見了規(guī)則排列的鉤卷云（照片4），我把學(xué)生們叫到跟前，告訴學(xué)生們，“這是標(biāo)準(zhǔn)的鉤卷云”，并給學(xué)生們介紹鉤卷云的特征。然后告訴同學(xué)們，“明天早晨，我們可能會看見下雪或雨加雪”。

結(jié)果是：第二天早晨5～6點(diǎn)，考察船上小雨，北極海面上出現(xiàn)罕見的霧虹（照片5）。同學(xué)們增加了對鉤卷云的認(rèn)識。

照片5.2010年7月30日5～6點(diǎn)北極格陵蘭上空的鉤卷云

照片6.  2010年7月31日5～6點(diǎn)北極海面上的霧虹