第一章天气图基本分析方法 - [Download PPT Powerpoint]

第一章天气图基本分析方法

教学内容和教学安排

1. 天气图的基本概念 0.5 学时 2. 天气图底图 1 学时3. 地面天气图的分析 10 学时 4. 等压面图分析 8 学时 5. 温压场综合分析 4 学时 6. 天气分析基本原则 0.5 学时7. 教学思考题

技能训练内容

实训一、地面天气图初步分析 8 学时实训二、等压面图初步分析 8 学时实训三、温压场综合分析 4 学时

教学目标教学目标1.了解地面图和高空图的填写内容和填写方法2.掌握各种等值线分析的基本原则和技术规定3.熟悉地面气压场和高空温压场的基本形势及

配置4.认识高低空主要天气系统

教学重点与教学难点

本章重点：（ 1 ）地面天气图和高空天气图的填写方法（ 2 ）等值线分析的基本原则（ 3 ）海平面气压场基本形势（ 4 ）不同气压系统温压场结构

本章难点：（ 1 ）地图的投影方法（ 2 ）槽线、切变线的分析

第一节天气图的基本概念天气图是指填有各地同一时间气象观测记录，能反映一定区域天气情况的特制地图。常用的天气图主要有地面天气图和高空天气图（等压面图）两种。此外，还有热力学图表、剖面图、单站高空风分析图以及卫星云图、雷达回波图等。天气图能显示各种天气系统和天气现象的分布现状和变化规律及其相互关系，是分析判断天气变化、制作天气预报的基本工具。

地面天气图

高空天气图

温度对数压力图

单站高空风图

空间剖面图

卫星云图

雷达回波图

第二节天气图底图

2.1 底图的概念和内容

2.2 地图投影

2.3 地图比例尺

2.4 教学思考题

2.1 底图的概念和内容

天气图底图——用来填写各地气象站观测记录的特制空白地图。底图上除标有经纬线、河流、山脉、海岸线、部分国界线外，还标有气象站的区号、站号和主要城市的名称。在图的边角上还标有天气图的种类名称、所采用的地图投影方法、比例尺和高度表等。

2.2 地图投影地图投影——将地球上的经纬线及海岸线在平面上表示出来的方法。地图投影的要求：正形、正向、等面积常用的天气图底图投影方法有三种：

（一）双标准纬线等角圆锥投影（兰勃特投影）

（二）极射赤面投影（三）墨卡托投影

双标准纬线等角圆锥投影 ( 兰勃特投影 ) 示意图

双标准纬线等角圆锥投影图的特点：经线呈放射状直线，纬线呈同心圆弧，相割

的两纬圈（ 300 和 600 ）的长度与地球仪上对应处的实际长度相等，称为标准纬线。而在两标准纬线之内各纬圈的长度相应地缩小了。两标准纬线之外各纬圈的长度相应地放大了。因此，这种图最适用于作中纬度地区天气图。

极射赤面投影示意图

极射赤面投影示意图

极射赤面投影图的特点：其经线为一组由中心向外（或由北极向赤道）发出的放射状直线，纬线为一组围绕北极的同心圆。这种投影图纬度越低，放大率越大。表现高纬度地区比较真实，故一般用作北半球天气图和极地天气图。

墨卡托投影示意图

墨卡托投影图的特点：在这种图上经、纬线为相互正交的直线。最适用于作赤道和低纬地区天气图。

2.3 地图比例尺

地图上两点间的长度与地表上相应两点间的实际长度之比——比例尺或缩尺。

表示方法主要有：1. 比例式如 1 ： 10000000

2. 文字式如一千万分之一3. 图解式4. 斜线图解尺或称复式图解尺

其特点是对不同的纬度用不同的缩尺来表示，使用时必须注意与纬度配合，才能正确表示出实际距离。

复式图解尺示意图50°N

10°N

30°N

40°N

20°N

天气图底图的范围和比例尺的大小，主要视所分析的天气客体的规模、预报时效的长短、预报区域的大小、地区和季节而定。一般来说，所分析的天气系统尺度越大，缩尺越小；区域越大，缩尺也越小。

比例尺的确定原则

目前，我国气象台所使用的天气图底图的范围和比例尺如下：北半球天气图比例尺 1 ： 30 000 000

亚欧天气图比例尺 1 ： 20 000 000

亚洲天气图比例尺 1 ： 20 000 000

东亚天气图比例尺 1 ： 10 000 000

中国区域天气图比例尺 1 ： 5 000 000

常用地图比例尺的大小

第三节地面天气图的分析 3.1 地面天气图的填写项目和分析项目 3.2 地面天气图的填写 3.3 等值线分析的基本原则 3.4 海平面气压场的分析 3.5 等三小时变压线的分析 3.6 地面天气图的其他项目的分析 3.7 单元重点内容提要 3.8 教学思考题

3.1 地面天气图的填写项目和分析项目地面天气图（海平面天气图）：填有各地同一时间地面气象要素观测记录，用于分析大范围地区某时刻的地面天气系统和大气状况的图。地面图填写的项目有：地面气温、露点、风向、风速、海平面气压、能见度等，还有部分空中气象要素，如云状、云量、降水和各种天气现象；以及反映最近短时间内气象要素变化趋势的 3 小时变压、最近 6 小时内出现的天气现象等。可见，地面天气图是综合性天气图，是天气分析和预报中最基本的工具。

地面天气图常规的分析项目有：海平面气压场，三小时变压线场，各种天气区 ( 如雨区、雾区、大风区、沙尘暴区等 ) 和锋面。地面天气图分析时次：地面天气图每天绘制 4

次，分别用北京时间 02 时、 08 时、 14 时、20 时的观测资料。有时根据需要还增绘某一时间的天气图。

3.2 地面天气图的填写

气温极端温度24 小时变温

能见度现在天气

露点温度

24 小时变压本站气压

海平面气压3小时变压过去天气降水量

重要天气现象

风向风速

高云状

中云状

低云状总云量

低云量

低云高

N——总云量，按表 1 的符号表示。

CH CM CL —— 高云状、中云状、低云状，按表 2符号表示。Nh—— 低云量，用数字表示。h—— 低云高，以数字表示，单位为米。

符号说明

TTT 和 TdTdTd—— 气温和露点温度，以摄氏度为单位，保留一位小数。气温和露点温度低于零度时，数字前加“ -” 号。WW—— 现在天气现象，即观测时或观测前一小时以内的天气现象。按表 4符号填写。VV——水平能见度，以公里为单位。

PPPP—— 海平面气压，单位为 hpa 。填写气压值的后三位数字，其中最后一位为小数位，但不填小数点。如 035代表气压为1003.5hpa ; 995代表气压为 999.5hpa;

343代表气压为 1034.3hpa; 799代表气压为 979.9hpa

PPPa—— 三小时气压变量和气压倾向，单位 hpa ，保留小数一位，但不填小数点。气压上升填“ +” 号，下降填“ -” 号。如+43代表三小时内气压上升了 4.3hpa ; -

22代表三小时内气压下降了 2.2hpa

RRR——降水量（观测前 6 小时内的降水量）用数字表示，单位为 mm ，” T’’ 表示微量（ 24 小时降水量小于 0.1mm ）

W1 W2——过去天气现象，观测前6 小时或观测前 3 小时内出现的天气现象。按表 5 填写。

dd—— 风向，以矢杆表示，矢杆指向站圈，表风的来向，方位以图上的经纬线为准。静风时不填任何符号，在 CH 上填 d 表示风向不明。 fm fm—— 风速，以矢羽表示，一长划表示4m/s ，一短划表示 2m/s ，一三角旗表示20m/s ，风速不明时，在风向杆尖端填” ×

“ 。

P24 P24——24 小时气压变量，以 hpa 为单位，只填十位数和个位数，十位数是 0 时不填

T 24 T24——24 小时气温变量，气温上升为“ +” ，下降为“ -” 。TeTeTe—— 极端温度，在 02 时图上填写日最高气温；在 14 时图上填写日最低气温；当气温小于等于 5℃时，在每日 08 时图上填写地面最低气温。

SpSpSpSp—— 重要天气现象。按实际电码数字填写。电码意义如下：911fxfx ： 911 是指示码，表示其后为≧17m/s 的极大瞬间风速。 Fxfx 是极大瞬间风速值。92sss ： 92 是指示码，表示过去 6 小时有雨凇出现， sss 表示电线积冰直径。以mm 为单位。

9939A2 ：表示过去 6 小时内在测站或视区内出现海陆龙卷或尘卷风。 A2 为 1 表示海龙卷，A2 为 2 表示陆龙卷，为 3 表示尘卷风。996HgHg ：表示过去 6 小时内出现冰雹现象。HgHg 是冰雹最大直径，以 mm 为单位。若HgHg 为 99 则表示冰雹直径≧ 99mm 。

9977B ：表示河流封冻情况， 9977 是指示码，B 为河流封冻情况。详见表 6

3.3 等值线分析的基本原则

绘制等值线必须严格遵守下面四条基本原则：第一，同一条等值线上要素值处处相等。也就是说，分析时必须使等值线通过数值相等的测站。第二，等值线一侧的数值必须高于另一侧的数值。也就是说，分析时等值线应在一个高于等值线数值的测站和一个低于等值线数值的测站之间通过。而不能在都高于或都低于等值线数值的两个测站之间通过。

第三，等值线不能相交，不能分支，不能在图中中断。第四，相邻两根等值线的数值必须是连续的，或相等，或只差一个间隔。也即，在一个高值区和一个低值区之间，相邻两等值线的数值恒差一个间隔；而在两个高值区或两个低值区之间，相邻两等值线的数值必相等。

等值线分析示意图

3.4 海平面气压场的分析海平面气压场的分析就是在地面图上绘制等压线。等压线的分析首先必须遵守等值线分析的基本原则，同时遵守以下技术规定：

1. 等压线用黑色铅笔画实线绘制。每隔2.5hpa 或 5hpa画一根，按 995.0 、 997.5 、 1000.0 、 1002.5 、 1005.0hpa… 的顺序绘制。同一张图上间隔应一致。

1007.51012.5 1007.5 1012.5

2. 等压线应画到图边，否则应闭合起来。在非闭合等压线的两端标注该等压线的数值。如等压线是闭合的，则在等压线的正北端开一小口标注。等压线太密时，可间隔标注。

3. 在低压中心用红色铅笔标“低”（或 D ）；在高压中心用兰色铅笔标“高”（或 G ）；在台风中心用红色铅笔标台风符号。在标注高低压中心符号时要注意以下两点：

1. 高、低压中心的符号应标注在气压数值最高或最低的地方。在有风记录时，高压中心符号应标注在气压记录数值最高测站的右侧，低压符号标在气压记录数值最低测站的左侧（背风而立）

2. 高、低压中心符号还要标注在反气旋式或气旋式流场的中心，而不一定标注在最内一条闭合等压线的几何中心处。如果在最内一条闭合等压线的范围内，流场有两个甚至三个中心时，则应标注两个或三个中心。

4. 高低压中心确定后，在高低压符号的下方，应根据可靠的气压记录标明气压系统的中心数值。高压中心数值用最高气压记录，小数进为整数。低压中心数值用最低气压记录，小数去为整数。如高压中心最高记录为 1023.3hpa ，则标注值为 1024；如低压中心最低记录为 1011.7hpa ，则标注为 1011 。

绘制等压线时的注意事项1.等压线应保持平滑，除非有可靠记录外，应避免不规则的小弯曲和突然的曲折（但通过不连续线时例外）。

2.相邻两站间气压变化较均匀时，等压线的位置可靠内插法确定。

3.两条数值相等的等压线，要尽量避免相互平行过长并相距很近。

4.绘制等压线时，应尽可能地参考风的记录。5.等压线过锋面时，必须要有明显的折角，或气旋式曲率突增现象，而且折角指向高压一侧。

图 1.14(b) 因为没有参考风的记录，结果把鞍形场错误地分析成一个低压区。图 1.14(a) 是正确的

等压线通过锋面的正确画法

等压线通过锋面的错误画法

地形等压线的分析

1.绘制地形等压线时，首先要注意：当地形等压线很拥挤时，可把几根等压线用一条锯齿状线连接起来，但数根等压线不能相交，而且进出要有序，两侧条数要相等。

2.其次，地形等压线要画在山的迎风面或冷空气一侧。

3.地形等压线要与山脉的走向平行，不能横穿山脉。

地形等压线的几种常见形式

地形等压线实例

海平面气压场的基本型式1. 高压：由闭合等压线构成的气压区，中心气

压高，向外逐渐减低。空间等压面向上凸，形似山丘。

2. 高压脊：从高压区向外延伸出来的狭长部分，或一组未闭合的等压线向气压较低的方突出的部分，简称脊。脊中的气压较两侧的要高，脊附近的空间等压面类似山脊。脊中各等压线弯曲最大处的连线叫脊线。

3. 低压：由闭合等压线构成的气压区，中心气压低，向外逐渐增高。空间等压面向下凹，形如盆地。

4. 低压槽：从低压区向外伸出的狭长部分，简称槽。槽中气压值较两侧的气压要低，槽附近的空间等压面类似于地形中的山谷。槽中各等压线弯曲最大处的连线叫槽线。常见的低压槽一般从北向南伸展称为竖槽，从南伸向北的槽称为倒槽，从东伸向西的槽称为横槽。

5. 鞍形气压场：两个低压与两个高压交错组成的中间区域，其附近空间等压面形如马鞍。简称鞍形场或鞍形区。

上述几种气压场的基本型式，统称为地面气压系统。在不同的气压系统中，天气情况是不同的。

气压场的基本型式示意图

3.5 等三小时变压线的绘制绘制等三小时变压线同样要遵循等值线分析的基本原则，除此之外，还须遵守下述技术规定：

1. 等三小时变压线用黑色铅笔以虚线绘制。2. 等三小时变压线以零为标准，每隔 1hpa 绘制

一条。3. 每条线的两端要标注该线的数值和正负号。4. 在正变压中心，用蓝色铅笔标注“ +” ，负变

压中心用红色铅笔标注“ -” ，并在其右侧注明该范围内的最大变压值的实际数值，包括一位小数在内。

3.6 地面天气图其他项目的分析

主要天气区的分析规定须分析的现在天气现象主要有，降水、

雷暴、大风、浓雾、沙尘暴、吹雪等，天气区的标注方法见表 1.2 和附表 8

锋的分析（以后再讲解）表示方法见表 1.3

地面天气图选分析项目锋过去的位置：用黄实线描绘气压系统中心过去位置和移动路径高压中心过去位置用蓝色铅笔绘制符号“ o”；

低压中心过去位置用红色铅笔绘制符号“•”；台风中心过去位置用红色铅笔绘制符号。并在其下方标注中心气压值，上方标注日期和时间。气压系统中心过去的移动路径用相同的颜色以矢线表示。

单元重点内容提要1. 陆地测站的填写格式2.海平面气压、三小时变压、现在天气现象、

风向、风速的填写方法3.等值线分析的基本原则4.海平面气压场分析的技术规定5.海平面气压场分析的注意事项6.海平面气压场的基本形势7.三小时变压场的分析方法、8.主要天气区的表示方法

第四节等压面图的分析4.1 等压面图的基本概念和表示方法4.2 等压面图的填写4.3 等压面图的分析项目4.4 等高线的分析4.5 等温线和等厚度线的分析4.6 槽线、切变线的分析4.7 温度平流的分析 4.8 单元重点内容提要 4.9 教学思考题

4.1 等压面图的基本概念等压面——空间气压相等的各点组成的面。等压面不是一个水平面，而是一个像地形一样起伏不平的面。用来表示等压面的起伏形势的图称为等压面形势图。表示等压面相对于海平面的起伏形势的图称为绝对形势图；用 AT 表示，如 AT500 。而表示两等压面间相对距离的分布形势图称为相对形势图（或两等压面间的厚度图）。用OT 表示，如 OT500

1000

等压面起伏形势的表示方法

等压面的起伏形势可采用绘制等高线的方法表示出来（如下图所示）

等压面与等高线的关系

从图中可以看出，和等压面凸起部位相应的是一组闭合等高线构成的高值区，高度值由中心向外递减；和等压面下凹部位相应的是一组闭合等高线构成的低值区，高度值由中心向外递增。从图中还可以看出，等高线的疏密同等压面的陡缓相应。等压面陡峭的地方，等高线密集（如图 AB 处）；而等压面平缓的地方，等高线较稀疏（如 CD 处）。等压面的高度单位不是几何米，而是位势米。

位势和位势米位势或称为重力位势：就是把单位质量的物体从海平面上升到高度 Z 时克服重力所作的功。如果假设重力加速度 g 不随高度变化（ g 在上升 10千米大约减小 0.03米 /秒 2 ），则位势 =gz

位势的单位是焦耳 /千克，并不是高度单位。为了应用方便，特定义一个称为位势米的位势高度（用位势大小表示的高度）的单位。

位势米：当重力加速度 g=9.8米 /秒 2 时，使单位质量物体抬升 1米的高度克服重力所消耗的功。

所以 1位势米 =9.8焦耳 /千克

（ 1位势什米 =10位势米）

由于 g 是随纬度而变化的（在极地 g=9.83 ；在纬度 45° 处 g=9.8；在赤道上 g =9.78 ）。

故等位势面与等高面是不平行。

位势米 H 和几何米 z 之关系： H= 重力位势 /1位势米 =gz/9.8≈Z

由上式可看出：几何高度 Z 和位势高度 H 在数值上相差不大，但概念上完全不同。一个是长度单位，一个是能量单位。

高度场与气压场的对应关系

位势值高的地方气压高，位势值低的地方气压低，等高线密集的地方表示气压水平梯度大。

绝对形势图的种类日常分析的等压面绝对形势图有以下几种：850 、 700 、 500 、 400 、 300 、 200 、 100百帕 7 种，它们对应的平均位势高度分别为 1500 、3000 、 5500 、 7000 、 9000 、 12000 、 16000位势米。目前台站最常用的高空等压面图有850 、 700 、 500百帕 3层。 850百帕图代表着高空大气低层的状况。 500百帕图反映着对流层中高层大气的状况。 700百帕等压面图反映着对流层中天气变化比较复杂的中下层的状况。高空等压面图一天绘制两次，用北京时间 08 时和 20时的观测资料。

4.2 等压面图的填写

填写格式（如图所示）

○TT HHH

DD ddff

（ qqq ）

（ H0H0H0 ）△ H24

气温

24 小时变高相对位势

绝对位势

比湿温度露点差

风向风速

micaps 系统高空填图特征设置

等压面图的填写说明 HHH—— 为某等压面的位势高度（两种填写方法）

1. 以位势什米为单位，填写三位整数。如850hpa 图上填写数字为 148—— 表示该站 8

50hpa 等压面的位势高度是 148位势什米。 500 hpa 上填写数字为 588—— 表示该站 500hpa 等压面的位势高度是 588位势什米

2. 以位势米为单位，填写时省略千位数。 85

0hpa 的千位数是 1； 700hpa 的千位数是2 或 3； 500hpa 的千位数是 5 。如850hpa 图上填写数字为 504——代表位势高度是 1504位势米； 700hpa 图上数字145——代表 3145位势米； 500hpa 图上数字 279——代表 5279位势米。

TT——某等压面的温度，单位为摄氏度。（填写方法与地面图相同）DD——某等压面上气温与露点的差。（填写方法与气温相同）ddff—— 风向、风速，填写方法与地面图相同。

选填项目：H0H0H0—— 两等压面之间的厚度，填写方法与 HHH 相同。 qqq—— 等压面上的比湿，以 g/kg 为单位，填写整数及小数一位。 △ H24—— 为过去 24 小时变高。

4.3 等压面图的分析项目

高空等压面图必分析项目有：等高线、等温线、高低压中心、冷暖中心和槽线、切变线。选分析项目有

1. 等比湿线或等温度露点差值线（用绿色线分析），以及干（ Gn ）湿 (Sh)中心；

2. 平流零线和冷暖平流。3. 脊线（用虚线表示）；

4. 同时间地面天气图上大范围的雷暴、降水等天气区。（用彩色铅笔勾画其范围，并在其中标注该天气现象的基本符号）；

5. 同时间地面天气图上的锋（用黑色铅笔按单色印刷图上的符号描绘）；

6. 同时间地面天气图上主要气压系统中心位置及其移动路径（标注方法与地面图相同）。

4.4 等高线的分析 1. 等高线用黑色铅笔以平滑实线绘制。每隔 4 或 8

位势什米一条（注意，同一张图上间隔应相同）。在每条线的两端标明该等值线的数值，每条线的数值应为 4 的整数倍。

记忆方法：十位数为奇数时，个位数跟 2 或 6；十位数为偶数时，个位数跟 0 、 4 、 8 。

如可分析 492 、 524 、 536 、 560 、 588 等等值线，但不可分析 173 、 174 、 182 、 185 等等值线。

2. 在 AT 图上，高位势中心以蓝色铅笔标注“ G” 字，低位势中心以红色铅笔标注“ D” 字。中心位置的确定方法与地面图上高低压中心位置的确定原则相同。

分析等高线时应遵循地转风原理：等高线的走向和风向平行，在北半球，背风而立，高值区（高压）在右，低值区（低压）在左；等高线的疏密和风速的大小成正比。

4.5 4.5 等温线和等厚度线的分析等温线和等厚度线的分析1. 等温线用红色铅笔绘制。以 0 度为基准，每隔 4 度分

析一条，如 -8 、 -4 、 0 、 4 、 8 、 12… 等。所有等温线两端须标注温度值及正负号。夏季或必要时可隔 2 度画一根（但要注意，同一张图上间隔应相同）。

2. 温度场的暖中心用红色铅笔标注“ N” 字，冷中心用蓝色铅笔标注“ L” 字。

3. AT500 图和 OT500 图如合画在一张图上，则不再绘制等温线，而是用等厚度线代替等温线。等厚度线也是用红色铅笔绘制，每隔 4位势什米分析一条，厚度图上的高值中心标注“ N” （或“暖”字），低值中心标注“ L” （或“冷”字）。

绘制等温线时，除主要依据等压面上的温度记录以外，还可参考等高线的形势进行分析。这是因为空气温度越高，则空气的密度越小，气压随高度的降低也越慢，等压面的高度就越高，因此越到高空，高温区往往是等压面高度较高的区域，反之，低温区往往是等压面高度较低的区域。因此，在高压脊附近，温度场往往有暖脊存在，而在低压槽附近，往往有冷槽存在。

等温线与等厚度线的关系

将状态方程代入静力学方程

得到

两边积分即可得到 P1 与 P2 之间的厚度—— 压高公式

由压高公式可知，两层等压面之间的厚度与其间平均温度成正比。即暖区，厚度大；冷区，厚度小。因此，相对形势图上的等厚度线同时也是气层间的平均等温线，两者仅在数值上不同而已。

4.6 槽线和切变线的分析

槽线是低压槽中等高线气旋式曲率最大点的连线。而切变线则是风场的不连续线，在这条线的两侧风向或风速有较强的切变。槽线和切变线是分别从气压场和流场来定义的不同天气系统，但因为风场和气压场相适应，所以两者又有着不可分割的联系（槽线两侧风向也有明显的气旋式转变；而风有气旋式改变的地方，一般也是槽线所在处）。槽线和切变线还可相互转化。