漫谈天气预报-学点户外探险天气预报知识

（二）：如何做天气预报

1.天气预报分类

一般说来，天气预报按照时间长短来分，可以分为临近天气预报（一天内）、

短期天气预报（1～3天）、中期天气预报（4～10天）和长期天气预报（一月内）；按照空间尺度来分，可以分为全球天气预报、半球天气预报、国家天气预报和局地天气预报；按照需求来分，可以分为登山、热气球、航空、航天等天气预报。

由于各种天气预报的要求不同，因此它们的天气预报思路和方法也有所不同。

对于大范围的天气预报，目前，世界各国都采用数值天气预报为主要手段。全球数值天气预报是建立在全球共享气象资料的前提下来实现的。每天，全球各地观测的各种气象资料都会发送到世界气象组织，全球共享；世界各数值预报中心或各国数值预报中心根据全球气象资料所做的全球天气预报也是全球可以共享的。因此，世界上一些小国家可以接收其所信赖的数值天气预报中心的预报结果，作为其国家天气预报的基础。

可见，大范围的天气预报是专业性的天气预报，是由气象学家中的专门从事天气预报的专家去完成的。另外，有些特殊目的需求的特殊天气预报，也是要专门从事特殊天气预报的专家来完成。

要做好天气预报，下面这些知识必须具备。

2.影响天气的主要大气环流系统

由图4可以看出，北半球大气环流系统错综复杂，高低系统错综交替，难以辨认。

然而，你仔细辨别，不外两种环流系统：高压和低压（图5）。

大气环流系统在空间上停留的稳定与否，极大程度上影响天气状况。例如，2016年1月下旬我国极低的气温状况就是与北半球大气环流的某种稳定分布密切相关：如图6，在这段时间，东亚地区为一个稳定的大低压环流控制，北极地区的冷空气源源不断地影响我国地区，形成了长期寒冷的天气（图6）。

图4.  难以认识的大气环流系统变化

图5.  简单的高压和低压系统

图6.  2016年一月下旬，形成我国极低气温的北半球大气环流

3.适宜于中高纬度天气预报的极锋理论

“极锋理论”是挪威气象学家皮叶科里斯（Bjerknec）首先提出来的，它是研究预报中高纬度（大于30纬度的地区）的温带气旋生命史的理论。

研究表明，当外力引起极锋面上产生波动（小扰动），且波动顶部附近的气压下降时，若波动不稳定，其振幅将随时间增大，波动顶部附近气压继续降低，直至形成闭合的低气压--气旋，达到温带气旋的成熟阶段，之后，逐渐锢囚和消散。就是说，温带气旋的生命史包括初生、成熟、锢囚和消散四个阶段。

极锋理论把锋面分为暖锋和冷锋。所谓锋面是大气密度不同的气团之间的狭窄过渡带。所谓气团，是指大气温度、湿度等物理性质水平分布比较均匀的大范围（几百到几千千米）空气块；一般分为暖气团和冷气团。凡是由暖气团推动冷气团移动的叫暖锋，反之，由冷气团推动暖气团移动的叫冷锋（图7）。

暖锋过境时的云系变化规律对于中高纬度的天气预报有较好的指示意义（图8）：在中高纬度，当看见系统的钩卷云布满可见天空的六成以上时，一般其后面的云系演变是：卷层云、高层云、层云、雨层云，带来大的降水。从看见钩卷云开始到降水开始时间间隔大约24小时。

图7. 冷锋与暖锋过境时的天气变化示意图

图8. 暖锋过境时云系演变

例如，2006年7月18日，我与中国科学院老科学家科普演讲团近10名团员应邀来内蒙师范学院科普讲座，以庆祝该校建校50周年。

22日9时10分，我们准备进入内蒙师范学院成立50周年的会场时，我看见在呼和浩特市上空出现规则的钩卷云，非常漂亮（照片3），我不断地拍照钩卷云的照片。

师范学院校长陈中永好奇地问我：“高教授，这种云有什么天气预报意义吗？”

“应该有啊！”我一边拍照一边回答。

“会下雨吗？”陈校长进一步问。

“这大概是昨天陈校长听了我的《亲近地球三极》报告中关于珠峰登山天气预报的反响吧”我想，“校长是要检验我的天气预报吧”。

陈校长这样一问，我认真了。赶忙去一处更开阔的地方，仔细观测钩卷云的分布状况和分布范围，发现百分之六十以上的天空分布有标准的钩卷云。“这应该有天气预报指示意义”我想。然后认真地回答陈校长说，“看来，明天中午前后，呼和浩特很可能有大雨。”

结果是：2006年7月23日12:00～13:10，呼和浩特市雨量21毫米，雨区从西部直到市区；当天17时左右在呼和浩特市西出现乳房状积雨云（照片4）；   北京市当日17～19时，也出现大雨。

照片3. 2006年7月22日9时10分，呼和浩特上空的钩卷云

照片4.  2006年7月23日17:10，呼和浩特天空的乳房状积雨云

2010年7月30日5～6点，我和刘丽与北京的高中生在北极格陵兰科普考察，看见了规则排列的钩卷云（照片4），我把学生们叫到跟前，告诉学生们，“这是标准的钩卷云”，并给学生们介绍钩卷云的特征。然后告诉同学们，“明天早晨，我们可能会看见下雪或雨加雪”。

结果是：第二天早晨5～6点，考察船上小雨，北极海面上出现罕见的雾虹（照片5）。同学们增加了对钩卷云的认识。

照片5.2010年7月30日5～6点北极格陵兰上空的钩卷云

照片6.  2010年7月31日5～6点北极海面上的雾虹