天气形势预报

第四节　天气形势预报

天气形势就是大范围环流型与不同类别天气系统分布的概貌。它是上下配合、互相制约的统一体。

天气系统的发生、发展、移动和各类天气过程的出现都与天气形势有关。当大型环流处于相对稳定阶段，天气系统及其相应的天气变化是渐进的、连续的；当大型环流发生显著变化或突然调整时，则随之出现急剧变化或异常天气。由此可见，有什么样的天气形势，就有什么样的天气，天气形势决定天气变化。因此，只有对未来天气形势先作出正确的判断，才能对未来的天气作出正确的预报。所以，在天气图方法预报中，天气形势预报是天气预报的基础。

目前天气形势预报的简易方法有以下几种：

1．外推法

在一般情况下，天气系统的运动和变化通常是比较连贯的。在一定时间间隔内，它的移动速度往往接近于等速或等加速；它的强度随时间的变化往往也是比较均匀的。根据上述情况，当天气系统处于量变的一定时间间隔内时，只要求出它过去到现在的移动速度和变化趋势，顺时外延，就可以推知它未来的移动和变化。这种预测天气系统的移动和变化的方法，就叫外推法。

应用外推法预报天气系统的演变时，如果它们在移动过程中速度和强度变化不随时间而改变，那么，只要用最近前后连续的天气图就够了。下面我们举两个例子来说明。

第一个例子是预报未来24h内气旋中心的移动和强度变化。在24h前气旋中心位于点“1”，中心气压为1000hPa，当时气旋中心位于“2”，中心气压为995hPa。过去24h气旋中心移动了S₁距离，气压降低了5hPa，因为它的移动速度和强度变化是不随时间改变的，所以，可以预报出再过24h后气旋中心将到达点“3”的位置，由点“2”到点“3”的距离S₂＝S₁，中心气压将降低到990hPa。

第二个例子是预报未来24h内冷锋的移动情况。由于各段锋的移动速度往往不一致，因而必须选几个有代表性的点来推算。先在24h前的锋线上选出a₁、a₂、a₃各点，并以各点作垂线，各垂线与当时的锋线分别交于b₁、b₂、b₃，然后，将a₁b₁、a₂b₂、a₃b₃分别顺延至c₁、c₂、c₃使（b₁c₁＝a₁b₁、b₂c₂＝a₂b₂、b₃c₃＝a₃b₃）最后，把c₁、c₂、c₃连接起来，就是24h后的锋线位置了。

如果天气系统的移动速度或强度变化是随时间而改变的，那么外推法就比较复杂一些，起码要用三张连续的天气图，才能获得比较准确的结果。下面举一个预报气旋中心位置及强度变化的例子。1、2、3各点分别为过去24h、12h和当时气旋中心的位置，相应的中心气压值分别为990、995、1002hPa。“1”至“2”处的距离S 1大于“2”至“3”处的距离S也就是说，运动是减速的，如果它连续作这样的等减速移动，那么，再过12h后，气旋中心将到达点“4”的位置。从点“3”到点“4”的距离为：

S₃＝S₂－（S₁－S₂）

同理，气旋中心气压数值是随时间递增的，由990hPa升高为995hPa，再升高到1002hPa，后12h比前12h多升高2hPa，这样，我们可以预报12h后气旋中心气压将升高为：

1002＋7＋2＝1011（hPa）

也就是说，气旋将进一步填塞，趋于减弱。

应用外推法作预报是比较简便的，而且实践证明，在多数情况下，用这种方法来预报天气系统未来短期内的移动和变化效果也是比较好的。但是如果天气系统正处于急剧变化时（如气旋由发展变为填塞或移动由加速变为减速等）或者当天气系统的移动受到山脉或准静止反气旋的阻碍时，应用外推法的效果就不太好了。

2．相似形势法

尽管每日从天气形势图上看到的天气形势是没有完全相同的，但在无数次出现的天气形势中，总有一些天气形势及其演变过程基本上是相似的，这就是说，天气形势及其演变过程有“重复”出现的特性。因此，如果我们能够仔细地察看历史天气图，对以往出现过的天气形势加以比较对照，根据天气形势的相互配置情况或主要天气系统演变过程的大致相似，分季节归纳出若干典型的“模式”，当发现当时的天气形势与该季某种“模式”的天气形势相似时，参考“模式”就可以判断出天气形势未来的演变趋势。这种制作天气形势预报的方法，称为相似形势法。

应用相似形势法作天气形势预报的示意图。其中a、b、c为某种“模式”的天气形势连续演变情况，a′、b′、c′为当时的天气形势连续演变情况。依据相似性原则，我们可以进而推断出在未来期间将会出现与‘相似的天气形势，即如c′所示的情况。

3．引导气流法

在长期的天气预报实践中，人们发现地面上的一些浅薄系统，如峰面气旋、冷高压等的移动方向与该系统上空500hPa或700hPa等压面上的风向基本一致，并且其移速为500hPa等压面上风速的50%～70%，为700hPa等压面上风速的85%～100%。我们把地面系统移速与引导气流速度两者之比，称为引导系数口。夏季的引导系数大于冬季，表明引导气流速度越大，引导系数越小；反之，引导气流速度越小，引导系数越大。

例如一个发展中的锋面气旋位于500hPa槽前，根据引导气流法原理，地面气旋将沿着槽前西南气流向东北方向移动。若在冬季，查得到n＝0．50，这样12h后的移动距离为14×0．5×12×60×60＝302km。即该气旋中心12h后移动东北方向302km处。

引导气流法简单，但在使用中要注意以下几点：

（1）预报时间不宜太长，一般以12～24h为宜。

（2）要考虑高空形势本身的变化。

（3）对于深厚的天气系统，如副热带高压，锢囚气旋等不宜使用本方法。

4．流体力学方法

近年来，流体力学原理已在天气预报中广泛应用，许多天气形势的预报规则是由流体力学原理确定的，数值预报用的预报方程也是从流体力学的原理得出的。

由流体力学原理确定的预报有：预报天气系统发生、发展规则；预报天气系统移动的规则。

预报天气系统发生、发展的规则，通常是从分析天气系统的发生、发展的原因得出的，例如气旋、反气旋的发生、发展，主要取决于上空气流的辐散、辐合情况：上空气流辐散，有利于地面气旋发生、发展；上空气流辐合，有利于地面反气旋的发生、发展。根据研究：空中槽前通常盛行辐散气流，如果槽后有冷干流，则槽加深，如果槽后有暖平流，则槽减弱。空中脊前通常盛行辐合气流，如果脊后有暖平流，则脊加强；如果脊后有冷平流，则脊减弱。