软件气象预报.docx

软件气象预报.docx

《软件气象预报.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《软件气象预报.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

软件气象预报

气象预报

软件内容

1气象探测

气象探测是研究测量和观察地球大气的物理和化学特性以及大气现象的方法和手段的一门学科。

主要有大气气体成分浓度、气溶胶、温度、湿度、压力、风、大气湍流、蒸发、云、降水、辐射、大气能见度、大气电场、大气电导率以及雷电、虹、晕等。

从学科上分，气象观测属于大气科学的一个分支。

它包括地面气象观测、高空气象观测、大气遥感探测和气象卫星探测等，有时统称为大气探测。

由各种手段组成的气象观测系统，能观测从地面到高层，从局地到全球的大气状态及其变化。

观测平台　根据特定要求安装仪器并进行观测工作的基点。

地面气象站的观测场、气象塔、船舶、海上浮标和汽车等都属地面气象观测平台；气球、飞机、火箭、卫星和空间实验室等，是普遍采用的高空气象观测平台。

它们分别装载各种地面的和高空的气象观测仪器。

1.1气象卫星

气象卫星，是对大气层进行气象观测的人造卫星，属于一种专门的对地观测卫星或遥感卫星，具有范围大、及时迅速、连续完整的特点，并能把云图等气象信息发给地面用户。

卫星所载各种气象遥感器，接收和测量地球及其大气层的可见光、红外和微波辐射，并将其转换成电信号传送给地面站。

地面站将卫星传来的电信号复原，绘制成各种云层、地表和海面图片，再经进一步处理和计算，得出各种气象资料。

气象卫星按轨道的不同分为太阳轨道（极轨道）气象卫星和地球静止轨道气象卫星；按是否用于军事目的分为军用气象卫星和民用气象卫星。

气象卫星观测范围广，观测次数多，观测时效快，观测数据质量高，不受自然条件和地域条件限制，它所提供的气象信息已广泛应用于日常气象业务、环境监测、防灾减灾、大气科学、海洋学和水文学的研究。

1.2新一代多普勒天气雷达

常规天气雷达的探测原理是利用云雨目标物对雷达所发射电磁波的散射回波来测定其空间位置、强弱分布、垂直结构等。

新一代多普勒天气雷达除能起到常规天气雷达的作用外，还可以利用物理学上的多普勒效应来测定降水粒子的径向运动速度，推断降水云体的移动速度、风场结构特征、垂直气流速度等。

新一代多普勒天气雷达可以有效地监测暴雨、冰雹、龙卷等灾害性天气的发生、发展；同时还具有良好的定量测量回波强度的性能，可以定量估测大范围降水；多普勒天气雷达除实时提供各种图像信息外，还可提供对多种灾害性天气的自动识别、追踪产品。

在实际业务应用中，多使用其进行短时临近预报，即0~3小时的预报。

1.3气象移动应急雷达车

气象移动应急雷达探测装有自动气象站、雷达系统、卫星通信系统、远程会议系统等现代化系统设备，就像一个移动的气象站，可以在现场采集温度、湿度、气压、风向、风速、雨量等气象数据传回省气象局，现场制作天气预报，同时与后方展开视频会议，为防灾减灾的调度、地质灾害的预报等提供科学依据。

1.4高空气象探测雷达

L波段高空气象探测系统是我国自主研制的新一代探空系统，它由二次测风雷达和电子探空仪配合，可探测从地面至3000米大气层的风向、风速、气温、气压、湿度五个气象要素进行综合探测，也可以进行风向和风速的单独探测。

它具有探测精度高、采样速率快、使用方便等特点，实现了高空气象探测仪器的数字化和自动化，它的研制成功，缩短了与世界先进水平的差距，是我国高空气象探测装备的更新换代产品。

1.5对流层风廓线仪

对流层风廓线仪采用固态有源相控阵技术，能够不间断地提供150米至8公里/16公里高度范围内的大气水平风场、垂直气流、大气虚温以及大气折射率结构常数等气象要素随高度的分布，为天气预报、数值预报、强对流天气临近预报与气象灾害抢险决策提供实时探测数据。

1.6自动气象观测场

安装气象仪器进行地面气象观测的场地。

观测场四周必须空旷平坦，避免建在陡坡、洼地或邻近有铁路、公路、工矿、烟囱、高大建筑物的地方。

避开地方性雾、烟等大气污染严重的地方。

观测场内气象仪器的相对位置、高度等都有明确的要求。

基准站、基本站、一般站、辐射站站址的迁移必须上报审批，有严格的流程。

根据实际观测的不同，观测场内可观测大气气体成分及其浓度、气溶胶粒子、大气温度、湿度、压力、风、蒸发、降水、辐射能、云、大气能见度、大气电学和光学现象等要素。

1.7公路气象站

公路气象站由分布在高速公路沿线的若干个高速公路自动气象站联网组成，对高速公路沿线的能见度、风向风速、气温、湿度、雨量、路面状况（表面温度、干湿状况、结冰）等进行自动监控，并将监测信息及时传送到监控中心，公交通管制系统参考，在恶劣或极端气象条件下能及时发出警示信息，以多种方式告知管理人员和驾驶员，以提高高速公路的安全行车水平。

高速公路自动气象站配置灵活，各种观测传感器可以根据需求灵活取舍。

1.8海洋浮标站

海洋浮标站以锚定在海上的观测浮标为主体组成的海洋水文气象自动观测站。

它能按规定要求长期、连续地为海洋科学研究、海上石油（气）开发、港口建设和国防建设收集所需海洋水文气象资料，特别是能收集到调查船难以收集的恶劣天气及海况的资料。

浮标上装有传感器组，传感器组是测量各种参数的探头，通常安装在浮标体上的有风向、风速、气压、气温、湿度（或露点）、表层水温、盐度（电导率）、流向、流速、波高、波周期、波向等传感器。

有些浮标还在系缆绳上安装着测量不同深度水层温、盐、深度的传感器。

海上浮标价格高昂，另外海水的强腐蚀性，浮标站寿命比地面气象观测站要短的多，因此海上气象资料很珍贵。

1.9干湿球温度表、最高温度表、最低温度表（人工观测用）

干湿球温度表：

测量空气温度和湿度的一对并列安置的温度表。

干湿球温度表是同时测定空气温度和湿度的一对规格相同，装置在小百叶箱中的温度表。

一支用来测定气温，称“干球温度表”；另一支球部包扎一条纱布，纱布的下部浸到一个带盖的水杯内。

杯口距球部3cm，杯中盛蒸馏水（只允许用医用蒸馏水），供湿润湿球纱布用，称“湿球温度表”。

湿度是根据热力学原理由干球温度表与湿球温度表的温度差值计算得出。

最高温度表：

测定一定时段内最高温度的温度表。

其构造特点是在温度表的球部和细管的连通处特别狭窄。

升温时，水银体积膨胀，通过狭窄处上升；降温时，球部水银体积收缩，狭窄处水银柱断裂，细管内的水银柱留在原处，顶端示度即为该时段的最高温度。

观测后轻轻甩动温度表，使细管中的水银下落与球部水银相接，然后平放原位，待下次观测。

最低温度表：

测定一定时段内最低温度的温度表。

最低温度表的感应液是酒精，它的毛细管内有一哑铃形游标。

当温度下降时，酒精柱便相应下降，由于酒精柱顶端表面张力作用，带动游标下降；当温度上升时，酒精膨胀，酒精柱经过游标周围慢慢上升，而游标仍停在原来位置上。

因此它能指示上次调整以来这段时间内的最低温度。

1.10地面温度表（人工观测用）

测定地表面温度所用温度表，包括普通地面温度表、地面最高温度表和地面最低温度表。

它们基本上与测定气温的干球、最高、最低温度表相同，只是由于地面温度变化范围较宽，它们的刻度和测量的范围较大。

1.11毛发湿度计

人的头发有一种特性，它吸收空气中水汽的多少是随相对湿度的增大而增加的，而毛发的长短又和它所含有的水分多少有关。

利用这一变化即可制造毛发湿度计。

用酒精等物将毛发洗净除油脂，以毛发十根为一束装置在容器中，利用杠杆原理，扩大它的伸缩藉指针直接在刻度板上指出湿度。

设空气完全干燥时，指针所指的位置为0。

空气中水蒸汽达到饱和状态时，指针所指的地方算作100，再用干湿球湿度计和它相核对，刻出度数，这样就可直接测出空气的相对湿度了。

毛发湿度计的优点是构造简单，使用方便，唯一的缺点是不够准确。

1.12毛发湿度表

利用脱脂毛发长度随空气相对湿度变化的性能而制成的能显示相对湿度的一种湿度表。

一根长约22厘米的脱脂人发作为感应元件，毛发在重锤的作用下，始终处于拉紧状态。

当空气湿度增大时，毛发因吸湿而伸长，固定在曲柄上的球状重锤便下移，带动指针轴和指针顺时针偏转，相对湿度示值增大；当空气湿度减小时，吸附在毛发上的水蒸发，毛发缩短，指针反时针偏转，相对湿度示值减小。

1.13通风干湿表

通风干湿表是一种携带方便，精度较高，适宜于野外勘测的测量空气湿度的仪器。

整套仪器由一对感应部分为柱状的温度表、支架、三通管及通风管组成，并附有专用直流稳压电源、双控开关和电缆。

其作用原理和百叶箱中的干湿球温度表基本相同，所不同的是它采用电动通风装置，使流经湿球球部的空气速度恒定为（2.5m/s），以提高测定湿度的准确性。

1.14双金属温度计

双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。

可以直接测量各种生产过程中的-80℃-+500℃范围内液体蒸汽和气体介质温度。

工业用双金属温度计主要的元件是一个用两种或多种金属片叠压在一起组成的多层金属片，利用两种不同金属在温度改变时膨胀程度不同的原理工作的。

是基于绕制成环性弯曲状的双金属片组成。

一端受热膨胀时，带动指针旋转，工作仪表便显示出热电势所应的温度值。

1.15铂电阻温度传感器

根据温度不同电阻不同。

将铂电阻接入电路中，通过观察电流的变化就可以知道电阻的变化。

在把不同温度下的电流都记录下来，绘出温度-电阻图，就可以在知道电阻的情况下，推测出温度的数值。

由于其低廉的价格以及准确的性能，铂电阻温度传感器在自动气象观测中得到广泛应用。

1.16土壤湿度观测设备

土壤水份传感器由不锈钢探针和防水探头构成，可长期埋设于土壤和堤坝内使用，对表层和深层土壤进行墒情的定点监测和在线测量。

与数据采集器配合使用，可作为水分定点监测或移动测量的工具（即农田墒情检测仪）。

适用于科学试验、节水灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、污水处理及各种颗粒物含水量的测量。

1.17空气湿度传感器

空气湿度传感器主要用来测量空气湿度，感应部件采用高分子薄膜湿敏电容，位于杆头部，这种具有感湿特性的电介质其介电常数随相对湿度而变化。

空气湿度传感器主要用来测量空气湿度，感应部件采用高分子薄膜湿敏电容，位于杆头部，这种具有感湿特性的电介质其介电常数随相对湿度而变化。

1.19风向风速传感器

风速传感器是可连续监测上述地点的风速、风向，其传感器组件由风速传感器、风向传感器、传感器支架组成。

光电型的风向传感器采用低惯性轻金属的风向标响应风向，带动同轴码盘转动，此码盘按格雷码编码并以光电子扫描,输出对应风向的电信号。

光电型的风速传感器采用低惯性轻金属风杯，随风旋转，带动同轴截光盘转动，以光电子扫描输出脉冲串，输出相应于转数的脉冲频率对应值，便于采集及处理。

1.20一体风传感器

螺旋桨式一体化风向风速传感器是机械式风传感器，主要由测风旋桨、尾舵、机身、机芯、机座和信号转换电路等部分组成，具有抗，外型美观，安装方便等特点，在海上使用可靠性高，寿命长。

风速测量是利用一个低惯性的三叶螺旋桨做为感应元件，桨叶随风旋转并带动风速码盘进行光电扫描输出相应的电脉冲信号。

风向测量是由竖直安装在机身的尾翼测定的，风作用于尾翼，使机身旋转并带动风向码盘旋转，此码盘按8位格雷码编码进行光电扫描输出脉冲信号。

1.21大气压力传感器

大气压力传感器用于空气压力、海拔高度的测量，是自动气象站的配套产品。

传感器是在单晶硅片上扩散上一个惠斯通电桥，电压阻效应是桥壁电阻值发生变化，产生一个差动电压信号。

此信号经专用放大器，再经电压电流变换，将量程相对应的信号转化成标准4～20mA/1～5VDC。

1.22直接辐射表

直接辐射表用于测量光谱范围为0.3m-3m的太阳直辐射量。

当太阳直辐射量超过120W/m2时与日照时数记录仪连接，也可直接测量日照时数。

该表具有自动跟踪功能，该跟踪装置精度高，一星期内转角误差在0.25o以内，既少于1分钟。

只要正确安装，既可实现准确的自动跟踪。

操作简便，精度高。

1.23总辐射表、紫外辐射表

辐射表，是测量辐射强度的仪器。

总（反、散）辐射表、分光谱辐射表及长波辐射表都是采用光电转换感应原理，与各种辐射记录仪或辐射电流表配合使用，能够准确地测量出太阳的总辐射、反射辐射、散射辐射、红外辐射、可见光、紫外辐射、长波辐射等。

辐射表被广泛地应用于太阳能利用、气象、农业、建筑、材料老化、大气污染及生态考察等部门。

1.24日照计

日照计定义是记录一天中太阳直接辐射达到一定辐照度的时间的仪器。

暗筒式日照计又称乔唐式日照计，上部是一个黄铜制的圈筒，两边各穿一小孔。

两孔距离的角度为120度，但孔要前后错开，以免上下午午日影重合。

筒内放一涂有药水的感光纸，光线在上下午都能穿过小孔而射入筒内，使感光纸感光，而留下一条蓝色线条。

筒上装一隔光弧板，使上下午光明确分开（除正午一、二分钟内，阳光可同时进入两孔，其余时间阳光均只能从一孔进入）筒口有一盖紧紧盖住筒口，以免日光进入使感光纸失效。

从感光纸上感光线条的长度就可计算出日照的时间。

1.25翻斗式雨量传感器

翻斗式雨量传感器是用来测量自然界降雨量，同时将降雨量转换为以开关量形式表示的数字信息量输出，以满足信息传输、处理、记录和显示等的需要。

翻斗式雨量传感器适用于气象台（站）、水文站、农林、国防等有关部门用来遥测液体降水量、降水强度、降水起止时间。

用于防洪、供水调度、电站水库水情管理为目的水文自动测报系统、自动野外测报站,为降水测量传感器。

1.26称重式雨雪计

称重式雨雪计用于测量采样桶所收集的液态和固态雨水。

它坚固耐用，可长期稳定高精度的测量液态、固态或固液混合降水而无须维护保养。

由于其采用了称重法和敞开式的采样桶设计，因此不管是毛毛细雨还是倾盆大雨，在6-1800mm/h雨量强度范围内它都可以获得可靠稳定的数据，当然这是传统的翻斗式雨量计所做不到的。

另外，称重式雨雪计突破了翻斗式雨量计无法测量固态降水的局限，在今后的自动气象观测中拥有更大的前景。

1.27虹吸式雨量计

虹吸式雨量计用于连续记录液态降水量，并可用来测定降水强度和降水起止时间，适用于气象台（站）、水文站、农业、林业等有关单位。

承水口使用铸铜件，筒身使用镀锌铁板锡焊成型。

由承雨器、虹吸、自记和外壳四个部分组成。

在承雨器下有一浮子室，室内装一浮子与上面的自记笔尖相联。

雨水流入筒内，浮子随之上升，同时带动浮子杆上的自记笔上抬，在转动钟筒的自记纸上绘出一条随时间变化的降水量上升曲线。

当浮子室内的水位达到虹吸管的顶部时，虹吸管便将浮子室内的雨水在短时间内迅速排出而完成一次虹吸。

虹吸一次，雨量为10毫米。

如果降水现象继续，则又重复上述过程。

最后可以看出一次降水过程的强度变化、起止时间，并算出降水量。

1.28蒸发传感器

用于观测水面蒸发在不同时间段变化规律的仪器，可直接与蒸发桶或与标准蒸发池配套使用，用以监测水面蒸发量的测量仪器。

它的量测精度、稳定性远优于超声波型及其它类型的水面蒸发传感器，又能够实时远传，适于装备各地区、各种类型的蒸发站、气象站。

1.29能见度传感器

能见度传感器，通过测量空气中经过采样室的的离散光粒子（烟雾、尘土、阴霾、雾、降雨和降雪）的总数来测量大气能见度（气象光学距离）。

42°角的特殊设计，保证了更大的测量范围，从而使检测到的数据更具有代表性。

1.30闪电定位仪

是一种监测雷电发生的气象探测仪器，是指利用闪电辐射的声、光、电磁场特性来遥测闪电放电参数的一种自动化探测设备，并把经过预处理的闪电数据实时地通过通讯系统送到中心数据处理站实时进行交汇处理，可全天候、长期、连续运行并记录雷电发生的时间、位置、强度和极性等指标。

1.31大气电场仪

大气电场仪是直接安装在地面上对雷云电荷量（或称大气静电场场强）进行监测，在晴好天气下大气静电场场强为±500V/m，但当暴风雨来临时，大气静电场场强会激增至±15kV以上。

大气电场仪就是通过对电场极性变化的探测和分析，实现对暴风雨来临和雷击可能性的预警。

1.32探空气球、探空仪

探空气球：

探空气球主要用于把无线电探空仪携带到高空，以便进行温度、压力、湿度和风等气象要素的探测。

探空气球有圆形、梨形等不同形状。

球内充入适量的氢气或氦气，可升达离地30～40千米，约上升到30千米高空后自行爆裂。

探空气球投资少，成本低，见效快，相对载重量大，飞行时间长，携带仪器姿态稳定，观测数据资料精度高、用时短，灵活性大，施放不受地域和气候因素影响。

目前，虽然更先进的工具如探空火箭、气象雷达、气象卫星等广泛应用，但探空气球仍是气象研究中不可缺少的工具，常用于作为其他探测仪器的标定。

探空仪：

搭载在探空气球上，用于大气压力、高度、经纬度、温度、相对湿度和风速风向等。

一些探空仪同时测量大气臭氧浓度。

通过对数据的分析可以绘制图表。

科学家可以用图表解释说明大气现象例如大气逆温现象。

1.33玻璃钢百叶箱

玻璃钢百叶箱包括百叶箱箱体、连接架和立柱三大部分组成。

因玻璃钢百叶箱绝缘性能好，具有电悬浮及优良的通风、防雨、防辐射、防虫性能，可作为水文、气象自动观测站的站房。

一般用于安置温度、湿度仪器并使其免受太阳直接辐射，而又保持适当通风的白色百叶式木箱。

作用是防止太阳对仪器的直接辐射和地面对仪器的反射辐射，保护仪器免受强风、雨、雪等的影响，并使仪器感应部分有适当的通风，能真实地感应外界空气温度和湿度的变化。

数值预报

数值天气预报（numericalweatherprediction）是指根据大气实际情况，在一定的初值和边值条件下，通过大型计算机作数值计算，求解描写天气演变过程的流体力学和热力学的方程组，预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象的方法。

会商

气象会商是通过收看和参与全国、省内和本局的天气会商，群策群力得出最后的预报结论。

气象预报会商会议可以通过远程方式进行，各个气象局的专家可利用系统进行交互式讨论，共享气象云图、数据图表等信息。

基于可视通信系统，既要完成气象系统内部的普通远程视频会议，又要完成由值班台长、首席预报员、值班预报员共同参加的天气预报会商会议。

会商系统可以同时支持多方交互式视频会议和卫星云图、天气图的传输，实现远程多媒体气象会商，这大大提高了天气预报的准确性。

制作预报产品

做成不同的预报产品，按照不同的渠道分发出去。

公益预报产品可以通过电台、电视台、12121特服电话、各大报纸、网站等方面了解到。

软件结构

各种气象仪器

气象预报

气象探测

数值预报

会商

制作预报产品

1.32玻璃钢百叶箱

1.1气象卫星