第一章 天气分析的内容和方法
学习要点
本章介绍了常用的天气分析预报的资料、图表、分析方法、预报方法和预报思路。 天气分析是根据天气学和动力气象学的原理，对天气图和各种探测资料进行分析。通过天气分析，可了解天气系统分布状况、空间结构及其演变的过程，明确天气系统和天气变化的关系，进而判断未来天气变化趋势，为天气预报提供依据。天气分析的内容随电子计算机和大气探测技术的发展而不断丰富。本章从天气图分析、物理量诊断、卫星、雷达等探测资料分析以及中尺度分析、数值预报产品、集合预报等方面对天气分析的主要内容和方法作一简要介绍。
1.1 天气图分析
天气图是填有各地同一时间气象观测记录的特种地图，它描述了某一瞬间某一区域的天气状况。天气图能显示各种天气系统和天气现象的分布及其相互关系，是分析判断天气变化、制作天气预报的基本工具。一般分为地面天气图、高空天气图和辅助天气图三类。过去天气图的填绘主要由手工完成，现在天气图的绘制都是由计算机完成。目前业务上使用的MICAPS平台能显示常用的各种天气图。
1.1.1 地面天气图
地面天气图反映了某区域某时刻的地面天气系统和天气状况。一张地面图上用数值或符号填写各个气象观测站在同一时刻的气象要素观测记录。它填有观测时刻地面各种气象要素和天气现象，如气温、露点温度、风向、风速、海平面气压、能见度和雨、雪、雾等；还填有能反映空中大气现象的一些记录，如总云量、低云量、低云高以及高云、中云和低云的云状等；既有当时的记录，又有一些能反映短期内天气演变实况的记录，如3h变压、过去6h内的天气，过去6h降水量等。地面天气图是填写气象观测项目最多的一种天气图，是天气分析和预报中很重要的工具。
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图1.1 MICAPS中地面填图格式
地面天气图反映了某区域某时刻的地面天气系统和天气状况。一张地面图上用数值或符号填写各个气象观测站在同一时刻的气象要素观测记录。它填有观测时刻地面各种气象要素和天气现象，如气温、露点温度、风向、风速、海平面气压、能见度和雨、雪、雾等；还填有能反映空中大气现象的一些记录，如总云量、低云量、低云高以及高云、中云和低云的云状等；既有当时的记录，又有一些能反映短期内天气演变实况的记录，如3h变压、过去6h内的天气，过去6h降水量等。地面天气图是填写气象观测项目最多的一种天气图，是天气分析和预报中很重要的工具。图1.1a是MICAPS业务平台上默认的地面填图格式，也是世界上通用的填图格式。在业务中由于地面填图信息多、显示屏幕有限，预报员会根据不同需要，自行设置所显示的要素和所显示的区域范围，如图1.2a显示的地面图中只填充了云量、风、现在天气现象三种要素。
地面图主要分析海平面气压场（即海平面气压等值线），分为低压、高压、低压槽、高压脊、鞍形气压场五种基本形式，任一张海平面气压图都是由这五种基本形式构成的。
地面图主要分析海平面气压场（即海平面气压等值线），分为低压、高压、低压槽、高压脊、为
1.2a鞍形气压场五种基本形式，任一张海平面气压图都是由这五种基本形式构成的。图 MICAPS 平台显示的2009年10月15日14:00（北京时，下同）的地面天气图。值班预报员看到一张地面图，一般首先由海平面气压等值线分析出地面气压场的高、低压中心，弄清高、低压所控制的区域；其次根据现在和过去6h内的天气现象分析主要天气（如降水、雷暴、大风、沙尘、大雾等）发生的区域；第三步是结合3h变压和气压倾向、云状、云量以及温度、露点温度等其他要素，识别出当前地面的主要天气系统；最后结合最近几张连续的地面图以及高空图、卫星云图、数值预报产品等其他资料综合分析，判断这些天气系统未来的发展动向，进而作出天气预报。
图1.2a MICAPS中显示的2009年8月17日08:00 500hPa天气图 1.1.1.1 锋面
锋面是冷暖气团的过渡带，是水平温度梯度大的区域，斜压性强，有利于垂直环流的发展和能量转换，锋面附近常有剧烈的天气发生。锋面是天气预报中重点关注的天气系统之一。因此，锋面的识别和分析是地面天气图分析中的重点。根据锋面在移动过程中冷、暖气团所占的主、次地位，可将锋面分为：冷锋、暖锋、准静止锋和锢囚锋。
⑴ 冷锋: 锋面移动过程中，冷气团起主导作用，推动锋面向暖气团一侧移动，这种锋面称为冷
锋。冷锋过境后，冷气团占据了原来暖气团所在的位置，导致气温下降。需要注意的是，在主锋后常有副冷锋形或有小股冷空气补充南下，由于变性程度不同，气团在移动过程中，
中有两条冷锋，一条是1.2a成，一般主锋两侧的温度差值较大，副冷锋两侧温差较小。图另一条是其后部补充南下冷空气而形成称为主锋；从低压中心向南向西伸的气旋中的冷锋， 的副冷
锋。
天气图500hPa 172009中显示的年8月日08:00 MICAPS图1.2a
冷锋注释内容
锋面附近的云和降水随季节、时间、地点的不同而变化。一般冷锋造成的天气与高空槽的位置有关。冷锋位于高空槽前为第Ⅰ型冷锋，降水区主要出现在冷锋后，多为稳定性降水，有时冷锋前
暖区存在不稳定，在地面冷锋附近常出现雷阵雨天气）。冷锋与高空槽接近垂直或位于高空槽后时为第Ⅱ型冷锋，夏半年在冷1.3a（图
；）云雨区较窄（图1.3b锋前锋线附近，暖湿空气被强迫抬升，常产生雷阵雨天气，而冬半年，由于暖空气比较干燥，冷锋前降水不明显，冷锋过后，云很快消散，风速迅速增大，常出现大风、扬沙、沙尘暴天气。由于高空强冷平流的加压作用，使 ）。 正变压中心（图3h1.3a、图1.3b
冷锋后常出现大片正变压区，有明显的
暖锋注释内容
⑵ 暖锋:锋面移动过程中，暖气团起主导作用，推动锋面向冷气团一侧移动，这种锋面称为暖锋。一般在暖锋过境时，气温会升高。暖锋降水具有连续性特征，多发生在距暖锋较近的雨层云中。地面锋线附近，常出现雾，即锋面雾。夏季若暖空气不稳定，暖锋上也可出现雷阵雨。由于高空暖平流的减压作用，使暖锋前常出现大片负变压区，有明显的3h负变压中心（图1.3a）。
第一章 天气分析的内容和方法
